DE1801090C - Kuhlflussigkeitszu und abführvorrichtung zu dem Laufer einer elektrischen Großmaschi - Google Patents

Description

Zur Verbesserung der Abfuhr der Verlustwärme der Zentrifugalkraft aus diesen Bohrungen heraus und

elektrischer Maschinen ist man inzwischen insbeson- wird von einer stehenden, offenen Rmgkammer aut-

dere bei Großmaschinen dazu übergegangen, den gefangen und einem Sammelbehalter zugetunrt uiese

Läufer der Maschine und eventuell auch den Ständer Kammer zum Auffangen des herausspntzenden

mit Wasser zu kühlen. Die Zuführung des Kühlwassers 5 Kühlwassers steht in keinem physikalischen Kontakt

zu den rotierenden Teilen der Großmaschine ergibt mit der Wellenoberfläche, es handelt sich also mcht

keine Schwierigkeit, wenn sie, wie z. B. aus der deut- um eine geschlossene Rmgkammer. Als ADdicntung

sehen Auslegeschrift 1 233 056 bekannt, über eine von ist vieiraehr zwischen der rotierenden Welle und der

einem freien Wellenende ausgehende axiale Bohrung stehenden Kammer eine Labyrinthdichtung; vorge-

in der Welle erfolgt, die über radiale Bohrungen mit io sehen, die von außen her mit Preßluft beaufschlagt ist.

Kammern verbunden ist, welche zusammen mit der Eine derartige Labyrinthdichtung verhindert das

Welle rotieren. Austreten von Leckwasser an dieser Stelle, dabei ist

Es ist weiterhin aus der britischen Patentschrift aber zu beachten, daß infolge des Herausspntzens 911 170 bekannt, auf dem Läufer einer elektrischen des Wassers sowieso der größte Teil von dem Wasser Maschine an jeder Stirnseite eine Zentrifugalpumpe 15 gegen die radial außenliegende Stirnfläche der Ringanzuordnen, die zur Zu- bzw. Abführung der Kühl- kammer gedrückt wird und nicht an die Dichtungsflüssigkeit dient. Derartige Zentrifugalpumpen sind spalte. Außerdem hat diese bekannte Anordnung den diclrtungsfrei ausgebildet, so daß das Eindringen von bereits erwähnten Nachteil, daß Luft mit dem Kuhl-Luft in den Kühlflüssigkeitskreislauf nicht vermieden wasser vermengt wird, wodurch sich der Sauerstoffist, wodurch eine Oxidation der Leitungen innerhalb 20 gehalt des Kühlwassers anreichert und außerdem des Maschinenläufers auftreten kann. Gasblasen vom Kühlwasser eingeschlossen werden.

Dieser Nachteil liegt auch bei der aus der schweize- Eine derartige Anordnung könnte man auf keinen

rischen Patentschrift 403 052 bekannten Wasser- Fall bei einer Kühlwasserführung verwenden, da im

zuführung zu den Wicklungen des Läufers eines Kühlwasser vorhandene Luftblasen die Kühlwirkung

Turbogenerators vor. Diese Wasserzuführung ist voll- 25 wesentlich verschlechtern. Außerdem lösen sich auch

kommen dichtungsfrei ausgeführt. Das Kühlwasser Teile des Stauerstoffes der Luft in dem Kühlwasser,

tritt aus stehenden, in der Nähe der Wellenoberfläche wodurch die Korrosion der Kupferleiter vergrößert

angeordneten Kühlrohren aus, und soll in Öffnungen wird.

eines einteiligen Zylinderkörpers eintreten, die mit Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu den Öffnungen der Kühlkanäle in den Wicklungen.30 gründe, sowohl die Kühlflüssigkeitszuführung als auch

verbunden sind. Damit dieser Übertritt gewährleistet die -abführung zu dem Läufer einer elektrischen

ist, muß der Zylinderkörper einen möglichst großen Großmaschine nur über die Mantelfläche der Welle

Durchmesser aufweisen, damit das Wasser infolge vorzunehmen, ohne daß diese Bohrungen enthalt

einer möglichst großen Fliehkraft auch in diese Dies ist z. B. erforderlich, wenn die elektrisctu-

Öffnungen des Zylinderkörpers eintritt. Dabei werden 35 Maschine an beiden Wellenenden über lösbare Kupp-

aber von der Kühlflüssigkeit in unerwünschter Weise lungcn wahlweise mit einer Pumpe bzw. einer Turbine

Luftblasen mitgerissen. Um dies zu vermeiden, ist es verbunden ist, wie dies bei Pumpspeicherwerken der

zweckmäßig, die zur Kühlwasserzu- bzw. abführung Fall sein kann. Das Kühlwasser muß also aus einem

dienenden Kammern als geschlossene Kammern aus- stehenden Sammelbehälter einem mit verhältnismäßig

zubilden, deren Teile gegeneinander abgedichtet sind, 40 großer Geschwindigkeit rotierenden Körper zugeführt

auch wenn zwischen ihnen Relativbewegungen auf- werden, wobei geschlossene Kammern verwendet

treten, sie also teilweise aus rotierenden und teilweise werden sollen, damit das Eindringen von Luft in das

aus stehenden Teilen gebildet sind. Kühlwasser verhindert wird. Durch die besondere

Eine derartige Anordnung ist in der F i g. 9 der konstruktive Ausbildung einer derartigen Kühlflüssigbritischcn Patentschrift 1 042 343 dargestellt. Die 45 keitszu- und -abführvorrichtung soll eine gute Abüber radialen Bohrungen, die zu einer axialen Boh- dichtung der Kammer erreicht werden,
rung in der Welle führen, angeordnete Kammer liegt Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus bei dieser bekannten Anordnung auf der Mantelfläche von einer Kühlflüssigkeitszu- und -abführvorrichtung der Welle und enthält Dichtungen zwischen ihren üu dem Läufer einer elektrischen Großmaschine mitrotierenden und stehenden Teilen. Die Kammer be- 5« tels von einteiligen Ringkörpern gebildeter, die findet sich aber unmittelbar an dem freien Wellen- Läuferwelle umschließender, radial nach innen offeende, so daß der Durchmesser des Wellenendes allein ner Kammern, die über Dichtungen nach außen abgehinsichtlich der Kühlmittelzuführung bemessen zu schlossen sind und die benachbart zu einer mit einem werden braucht und man somit auch völlig frei hin- getrennten Flansch versehenen Kupplung liegen, sichtlich der Wahl des Durchmessers für die Dich- 55 welcher Flansch einen größeren Außendurchmesser tungen ist. aufweist als der Innendurchmesser des Ringkörpers.

Ferner ist es bekannt (Electrical Review, 1968, Gemäß der Erfindung ist bei einer elektrischen Groß-Seite 90), bei einem flüssigkeitsgekühlten Rotor eines maschine, bei der die Kühlwasserzu- und -abführung Turbogenerators das Kühlwasser auf der einen Seite außerhalb der Welle erfolgen muß, die Läuferwellc von einem freien Wellenende aus über eine axiale 60 von einem der Kühlwasserzu- und -abführung dienen-Mittclbohrung in der Welle zuzuführen. Auf eier den feststehenden Teil mit Spiel umgeben und die die anderen Seite der Maschine ist zur Kühlwasser- Kammern bildenden Ringkörper umgeben einen mit abführung neben einer Kupplung mit getrenntem dem feststehenden Teil verbundenen Zylinder, wobei Kupplungsflansch eine aus einteiligen Ringkörpern die Dichtungen als in Umfangsrichtung unterteilte gebildete, die Welle umschließende Kammer angeord- 65 Gleitringdichtungen auf der außenliegenden Obernet, die radial nach innen offen ist und über radialen fläche des feststehenden Zylinders angeordnet sind Bohrungen liegt, die zu der axialen Mitlelbohrung und außerdem die Ringkörper für die Kühlwasserzuder Welle führen. Das Kühlwasser spritzt also infolge und -abführung miteinander lösbar verbunden und

miteinander verbundenen einteiligen Rinr .orpern zusammengesetzt. Diese Ringkörper bilden cine, ringförmige, radial nach innen offene Kammer 10 fur das zugeführte kalte Wasser und eine Kammer 11 fur das 5 abzuführende erwärmte Wasser Die Verbindung m.t der Wicklung 4 des Läufers erfolgt über Rohre 12 bzw. 13. Die radial nach innen offenen Kammern 1<K 11 sind jeweils von einem mit dem feststehenden Teil 7

_B „ _e__„ verbundenen Zylinder abgeschlossen und durch

tungen zwischen den rotierenden und feststehenden io Gleitringdichtungen abgedichtet.
Teilen auf einem allein von dem Wellenabmessungen Da die einzelnen TeUe des rotierenden i eiies » aus

einteiligen Ringkörpern bestehen, werden diese somit durch die auftretenden Zentrifugalkräfte gleichmäßig

auf dem Zylinder verschiebbar angeordnet sind. Durch deu getrennten Flansch der Kupplung auf der Seite der Kühlwasserzu- bzw. -abführvorrichtung können deren rotierende Teile aus einteiligen Ringkörpern aufgebaut sein, deren Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Kupplungsflansches ist, wobei die Gleitringojchtungen möglichst achsnah liegen. Dies hat den Vorteil, daß diese in den geschlossenen Kammern vorhandenen Gleitringdich-

durch die auftretenden Zentrig g

beansprucht bzw. verformt, so daß die mit äußerste: i i d Gößordnung von Tausendstel

abhängigen k'einen Durchmesser angeordnet sein können, wodurch die auf die Dichtungen wirksamen

Beanspruchungen herabgesetzt und ihre Lebensdauer uum^uv... _u«.. . . ,

verlängert wird Außerdem sind die einteiligen Ring- 15 Genauigkeit in der Größenordnung von lausenosiei körper der Kammer einfach herzustellen und werden Millimeter bearbeiteten DichtungsHacnen in inrer

vorgesehenen Gestalt erhalten bleiben. Hierdurch kann eine einwandfreie Funktion der jeweiligen Gleitringdichtung sichergestellt werden, und es treten nui

von den auftretenden Zentrifugalkräften vollkommen gleichmäßig beansprucht. Eine unerwünschte bzw. ungleiche Verformung der Dichtungsflächen tritt auch

nicht ein, wodurch die Laufgüte der Dichtungen ver- 20 geringe Leckwasserverluste auf.

bessert wird Durch die einteilige Ausbildung der Die Verschleißteile, d.h. die Gleitringdichtungen.

Dichtungsflächen, die auf tausendstel Millimeter werden dagegen an dem mit dem stehenden Teil 7

genau bearbeitet werden müßten, wird deren sehr verbundenen Zylinder angeordnet, da dieser keinen

schwierige Herstellung so wesentlich vereinfacht, daß Fliehkraftbeanspruchungen ausgesetzt und mithin

die das Aufbringen der einteiligen Ringkörper ermög- 25 wesentlich geringeren Beanspruchungen unterworfen

lichende Verwendung einer Kupplung mit getrenntem ist. Sie sind in Umfangsrichtung unterteilt, so daß ein

Flansch, der mehr Aufwand erfordert als ein ange- Auswechseln erleichtert ist. Dazu werden die eintcili-

schmiedetcr Wellenflansch, nicht ins Gewicht fällt. gen Ringkörper des rotierenden Teiles 8 in axialer

Man erreicht also insgesamt nne Vereinfachung Richtung voneinander gelöst und auf dem Zvlinder

der Herstellung der Dichtungsflächen, eine Herab- 30 verschoben, bis die Gleitringdichtungen auf dem

setzung ihrer Beanspruchungen und somit eine stehenden Teil freiliegen, so daß sie entfernt bzw.

Erhöhung der Lebensdauer der Dichtungen. Außer- ausgewechselt werden können,

dem sind die Gleitringdichtungen dadurch, daß die Die Montage der Kühlflüssigkeitszu- bzw. -abführ-

Kammcrn aus in axialer Richtung nebeneinander- vorrichtung auf die Läuferwelle 1 bereitet keinerlei

liegenden, lösbar miteinander verbundenen Ring- 35 Schwierigkeiten, da die Kupplung 3 einen von der

körpern gebildet werden, die auf dem Zylinder des Läuferwelle getrennt ausgebildeten Flansch hat. und

feststehenden Teiles verschiebbar sind, leicht zum Auswechseln zugänglich. Dieses wird noch weiterhin dadurch erleichtert, daß sie in Umfangsrichtung unterteilt sind. Dies ist aber gerade bei elektrischen Großmaschinen wichtig, da Wartungsarbeiten, wie sie das Auswechseln der Verschleißteile darstellenden Dichtungen sind, so selten und so kurz wie möglich sein sollen, um den Betrieb der Großmaschine nicht zu häufig, und zu lange zu unterbrechen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Figur dargestellt.

Die Läuferwelle 1 der elektrischen Großmaschine 2 eines Pumpspeicherwerkes ist über die Kupplung 3 mit getrenntem Flansch über eine weitere nicht dargestellte lösbare Kupplung mit der Pumpe verbunden. Das zweite Wellenende der Maschine ist ebenfalls über eine lösbare Kupplung mit einer weiteren Maschine, z. B. einer Turbine, verbunden. Die Wicklung 4 des Läufers 5 der elektrischen Großmaschine 2 wird mit Wasser gekühlt. Da die Wellenenden somit nicht zugänglich sind, muß die Kühlwasserzuführung zu der Wicklung 4 des Läufers 5 über die Mantelfläche der Läuferwelle 1 erfolgen. Die Kühlflüssigkeitszu·- bzw. -abführvorrichtung 6 besteht aus dem feststehenden Teil 7, welcher die Läuferwelle 1 mit Spiel umgibt und aus dem rotierenden Teil 8, der über den Nabenkörper 9 mit der Läuferwelle 1 verbunden ist. Um die Zuführung des Wassers zu erleichtern, liegt der feststehende Teil 7 auf einem kleineren Radius als der rotierende Teil 8.

Der rotierende Teil 8 ist aus mehreren, in axialer Richtung hintereinander angeordneten und lösbar

auf die Läuferwelle erst^nach dem Aufbringen der einteiligen Ringkörper der Kühlflüssigkeitszu- bzw. -abführvorrichtung 6 aufgezogen wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kühlflüssigkeitszu- und -abführvorrichtung zu dem Läufer einer elektrischen Großmaschine mittels von einteiligen Ringkörpern gebildeter, die Läuferwelle umschließender, radial nach innen offener Kammern, die über Dichtungen nach außen abgeschlossen sind und die benachbart zu einer mit einem getrennten Flansch versehenen Kupplung liegen, welcher Flansch einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Ringkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer elektrischen Großmaschine, bei der die Kühlwasserzu- und -abführung außerhalb der Welle erfolgen muß, die Läuferwelle (1) von einem der Kühlwasserzu- und -abführung dienenden feststehenden Teil (7) mit Spiel umgeben ist, daß die die Kammern (10, 11) bildenden Ringkörper einen mit dem feststehenden Teil (7) verbundenen Zylinder umgeben, daß die Dichtungen als in Umfangsrichtung unterteilte Gleitringdichtungen auf der außenliegenden Oberfläche des feststehenden Zylinders angeordnet sind und daß die Ringkörper für die Kühlwasserzu- und -abführung miteinander lösbar verbunden und auf dem Zylinder verschiebbar angeordnet sind.

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