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STABLEITERKUPPLUNG Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf
elektrische Leiter, die innerhalb der Bohrung einer Welle angeordnet sind.
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Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Kupplung derartiger Leiter
in getrennten Wellenstücken.
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Bekanntlich führt eine elektrodynamische Maschine wie z.B. ein Generator
ihren Erregerstrom normalerweise ueber Leiter zu ihren Rotorwicklungen, die in der
Mitte in der Bohrung der Rotorwelle angeordnet sind. Diese Leiter verbinden die
Rotorfeldwicklung elektrisch mit den Schleifringen, die wiederum elektrisch mit
dem Erreger in Verbindung stehen. Die Schleifringe
@nd @m allgemeinen
auf der Rotorwelle selbst angebracht. In einigen Fällen ist es jedoch wünschenswert,
die Schleifringe auf einer Zapfenwelle getrennt von der Rotorwelle des Generators
zu montieren. In einem derartigen Fall ist es erforderlich, die Zapfenwelle mit
der Rotorwelle mechanisch zu verbinden und ebenfalls die Leiter innerhalb der Zapfenwelle
mit den Leitarn oder Verbindungsstaben innerhalb der Rotorwelle elektrisch zu verbinden.
dieses ist ein Gebiet, auf dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
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Dementsprechend beinhaltet die Erfindung eine mechanische Wellenkupplung,
die elektrische Verbindungen für die Leiter umfflßt, die innerhalb der verbundenen
oder gekuppelten Wellen angel ordnet sind.
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Kurz gesagt, umfaßt die vorliegende Erfindung eine elektromechanische
Kupplung mit einem Paar hohler Wellenteile, die jeweils i der Nähe ihres Kupplungsendes
einen Flansch aufweisen In jeder hohlen Welle ist ein Leiterstabpaar angeordnet,
wobei die Leiter gegenUber der Welle und gegeneinander isoliert sind.
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Am Kupplungsende @er Leiterstäbe erstreckt sich von jedem Leiterstab
in radialer Richtung ein Leiterflansch, der wiederum gegenüber der Welle, dem Flansch
und den anderer weitern isoliert ist Wenn die Flansche zusammengeschraWbt sind,
befinden sich die Leiterplatten gegenseitig in Kontakt miteinander und sorgen für
eine enge elekttirche Verbind@ng en@lang der Leiterstäbe der Welle. Die Leiterstäbe
können im Querschnitt halbkreisförmig oder konzentrisch kreisförmig sein. Es kann
aber auch die eine Art in der einen Well@ und die andere Art in der anderen Welle
benutzt werden.
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Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und der Zeichnungen
von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen sind gleiche
Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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Figuren 1 und 2 sind Teilansichten von der Seite bzw. auf das Stirnende
eines zu kuppelnden halbrunden Leiterstabes, der von der Welle getragen ist.
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Figuren 3 und 4 sind Teilansichten von der Seite bzw. auf das Stirnende
eines zu kuppelnden konzentrischen Leiterstabes, der von der Welle getragen ist.
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Figur 5 ist eine Teilansicht von. der Seite auf eine Kupplung für
die in Fig. 2 gezeigten halbrunden Leiterstäbe gemäß dieser Erfindung.
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Figur 6 ist eine Teilansicht von der Seite auf eine Kupplung für konzentrische
Leiterstäbe der in Fig. 4 gezeigten Art.
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Figur 7 ist eine Teilansicht von der Seite auf eine Kupplung, in der
eine Welle und Leiter der halbrunden Art nach Fig. 2 mit einer Welle und Leitern
der konzentrischen Art nach Fig. 4 verbunden sind.
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Figur 8 ist eine Axialansicht des Teiles 34 in Fig. 7.
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Figur 9 ist eine Axialansicht des Teiles 40 in Fig. 7.
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Figur 10 ist eine Axialansicht des Teiles 38 in Fig. 7.
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In den Figuren 1 und 2 ist bei 2 eine Welle gezeigt, die eine durchgehende
Axialbohrung aufweist, in der ein Paar Leiterstäbe 4 und 6 angeordnet sind, die
gegeneinander durch ein Isolierstück 8 und gegenüber der Welle 2 mittels einer Isolation
10 getrennt sind. Die positiv bzw. negativ gekennzeichneten Leiterstäbe 4 und 6
sind im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
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In den Figuren 3 und t ist eine ähnliche gebohrte Welle 2 gezeigt,
in der die Bohrung auf ähnliche Weise mit einer Isolation 10 ausgekleidet ist. In
dieser Abwandlung sind die Einzelleiter 4 a und 6 a eines Leiterpaares, die wiederum
als positiv bzw. negativ gekennzeichnet sind, konzentrisch innerhalb der Welle 2
angeordnet und durch eine Isolation 8 a voneinander getrennt.
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In Figur 5 ist ein Wellenpaar 2 gezeigt, in dem jede Welle einen.Flansch
12 aufweist. Die Wellen sind durch Befestigungsmittel 14 miteinander gekuppelt,
welche die Flansche 12 uerbinden. Die zusammenpassenden Flansche 12 begrenzen zwischen
sich einen konzentrischen Raum, der an seinen Stirnseiten und auf seiner Mantelfläche
mit einer Isolation 16 ausgekleidet ist.
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An jedem Leiter 4 ist an seinen Enden ein im wesentlichen halbkreisförmiges
Leiterflanschstück 18 angeschweißt. Die Leiter flansche 18 sind mit zahlreichen
Bolzen 20 fest gegeneinander gehalten, die durch die-Flansche hindurchführen und
in einer Reihe auf dem Umfang der Leiterflansche angeordnet sind. Die Bolzen 20
sind durch Isoliereinsätze 22 gegenüber den Flanschen 12 isoliert.
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Auf ähnliche Weise sind die gleichen Elemente in dem Gebiet unterhalb
der Mittellinie in Figur 5 vorhanden, der nicht vollständig dargestellt ist. Auch
sie umfassen eine Isolation 16, Leiterflansche 18, Bolzen 20 und Isoliereinsätze
22, um so die Leiter 6 elektrisch zu verbinden.
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Somit ist das positive Leiterstück 4 in einer der Wellen 2 elektrisch
mit dem positiven Leiter 4 der anderen Welle 2 verbunden. Es besteht ebenfalls eine
enge elektrische Verbindung zwischen den negativen Leiterstücken der zwei verbundenen
Wellen 2. Die Leiterflansche 18 sind gegenüber den Wellen und gegen-Uber den Flanschen
mit entgegengesetzten Vorzeichen isoliert.
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Eine andere Ausführungsform gemäß dies er Erfindung ist in Figur
6 gezeigt. Hier sind zwei Wellenteile 2 miteinander verbunden, die Jeweils einen
Flansch 12 und konzentrisch darin angeordnete positive und negative Leiter 4 a und
6 a aurweißen, wie es in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Wie in Fig. 5 sind
die Flansche 12 in Figur 6 durch zahlreiche Bolzen 14 zusammengehalten und sie bilden
dazwischen einen zylindrischen Raum zur Aufnahme der elektrischen Kupplung. Der
zylindrische Raum ist mit Isolationen 16 ausgekleidet.
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Am Ende eines jeden hohlen zylindrischen Leiters 4 a ist ein hohler
zylindrischer Leiterflansch 24 angeschweißt. Auch die Leiterflansche 24 erzeugen
zwischen sich einen zylindrischen Raum, der an seinen Stirnseiten und seinem Umrang
durch eine Isolation 26 begrenzt ist. Die festen zylindrischen Leiter 6 a sind an
ihren Enden mit kreisförmigen Leiterflanschen 28 verschweißt, die radial verlaufen
und innerhalb des zylindrischen Raumes angeordnet sind, der durch die Leiterflansche
24 und die Isolation 26 begrenst wird.
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Die Leiterflansche 24 sind durch zahlreiche Bolzen 30 aneinander befestigt,
und die Leitedlansche 28 sind auf ähnliche Weise durch zahlreiche Bolzen 32 rest
miteinander verbunden.
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Der Leiterflansch 24 ist ein hohles kreisförmiges Plattenstück mit
einer hindurchführenden koaxialen Kreisbohrung und einem Flansch aur seinem äußeren
Bereich. Bei einer Befestigung, wie es hier gezeigt ist, ist er elektrisch mit den
Leitern 4 a verbunden und von den Leitern 6 a, der Welle 2, den Flanschen 12 und
den Leiterflanschen 28 elektrisch isoliert.
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Die Leiterflansche 28 sind kreisförmige Platten, und da sie sich innerhalb
des Raume befinden, der durch die Isolation 26 begrenzt wird, sind sie gegenüber
den Leitern 4 a, den Leiter flansche 24 und den Wellenteilen 2 isoliert angeordnet.
Somit besteht
eine enge elektrische Verbindung zwischen den positiven
Leitern 4 a der Wellenteile 2 über die Leiterflansche 24, und die Leiter 6 a besitzen
eine gute elektrische Verbindung über die Leiterflansche 28, so daß für eine wirksame
elektromechanische Kupplung zwischen den zwei Wellen gesorgt ist, die die konzentrischen
elektrischen Leiter enthalten.
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Figur 7 zeigt eine elektromechanische Kupplung zwischen Wellen, von
denen eine ein Paar konzentrische Leiter 4 a und 6 a und die andere ein Paar mit
den Leitern 4 und 6 mit halbkreisförmigen Querschnitten trägt. Wiederum begrenzen
die Wellen 2 mit ihren zusammenpassenden Planschen 12 einen zylindrischen Raum,
der an seinen Stirnflächen und auf seiner Mantelfläche mit einer Isolation 16 ausgekleidet
ist.
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Ein Leiterflansch 34 mit praktisch halbkreisförmiger Konfiguration
ist am Ende des Leiters 4 befestigt und verläuft innerhalb des Raumes der durch
die Isolationsstücke 16 begrenzt ist, von dem Leiter.in radialer Richtung. Auf ähnliche
Weise ist ein Leiterflansch 36 von praktisch halbkreisförmiger Konfiguration am
Ende des Leiters 6 befestigt und verläuft in radialer Richtung innerhalb dieses
Raumes.
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Auf der anderen Seite der Kupplung ist eln Leiterflansch 38 mit einem
hohlen zylindrischen Leiter 4 a verbunden und verläuft von diesem Leiter aus in
radialer Richtung, und ein Leiterflansch 40 ist mit einem festen zylindrischen Leiter
6 a verbunden und verläuft ebenfalls in radialer Richtung. Der Leiter 6 a iok konzentrisch
tind innerhalt des Leiters 4 a angeordnet.
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Der Leiterflanach 38 weist die in Figur 1Q gezeigte Form auf und ist
an dem Leiter 4 a an dessen Endverlängerung angeschweißt, die in Figur 7 mit gestrichelten
Linien dargestellt ist.
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Der Leiterflansch 40 weist die in Figur 9 gezeigte Form auf und kann
als eine erste halbkreisförmige Leiterplatte oder Flansch und eine zweite kleinere
und konzentrische, haibkreisförmige Platte oder Verlängerung beschrieben werden,
die mit der ersten aus einem Stück besteht. Der Leiterflansch 40 ist in dem Bereich
der halbkreisförmigen Verlängerung mit dem Leiter 6 a verschweißt, so daß eine enge
elektrische Verbindung zwischen dem Leiterflansch 40 und dem Leiter 6 a hergestellt
ist.
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Zusätzlich suXden bereits erwähnten Isolierteilen 8, 8a, 10, 16 und
22 sind folgende weitere Isolierstücke für diese Kupplungsanordnung erforderlich.
Ein Isolator 42 verläuft diametral über die Innenbohrung des einen Wellenteiles
2 und trennt die Leiter 4 und 6, sowie die Leiterflansche 34 und 36. Eine Isolierplatte
44 trennt den positiven Leiterflansch 34 von dem negativen Leiterflansch 40. Der
positive Leiter 4 a ist durch ein C-förmiges Isolierteil 48 von dem negativen Leiterflansch
40 getrennt. Ein Isolierring 46 schließlich trennt den positiven Leiterflansch 38
von der Welle 2 und dem Flansch 12.
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Es ist ersichtlich, daß der Strom während des Betriebes entlang der
positiven Leiter und ihren Grenzfläohen durch die positiven Leiterflansche.. fließt.
Auf ähnliche Weise durchfließt der Strom die negativen Leiter mit Hilfe der negativen
Leiterflansche an ihrer Grenzfläche.
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Aus der vorliegenden Erfindung geht hervor, daß eine wirksame elektromechanische
Kupplung geschaffen worden ist, die eine Zusammensetzung des von der Welle getragenen
Leiters in Segmenten erlaubt, wenn die Abmessungen eine Begrenzung darstellen, wie
im Falle der Schmiedeteile eines Generatorrotors.