DE1958940A1

DE1958940A1 - Kuehlfluessigkeitseinlass- und -auslassvorrichtung zur Verwendung bei fluessiggekuehlten rotierenden elektrischen Maschinen

Info

Publication number: DE1958940A1
Application number: DE19691958940
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Sato; Satoshi Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1968-11-25
Filing date: 1969-11-24
Publication date: 1970-06-18
Also published as: JPS4925561B1; DE1958940B2; CH510349A; US3571634A

Description

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£. ' DipL-ing.tsiTipmdit 81-15.155Ρ{15.156η) 24.11.1969

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f HITACHI , LTD., Tokio (Japan)

Eühiflüseigkeitseinlaß- und -auslaßVorrichtung aux* T«rwea.dnng bei flüse±ggekühlt«n rotierenden elektrieciien Maschinen

Die Erfindung bezieht eich auf eine Kühlflüesigkeit»- - und -eu*l aß vorrichtung aur Verwendung bei z. 3·

Turbinengeneratoren, ¥aseerradgeneratoren VLBtr, und inebeeondere eine verbeseerte Kühlflüseigkeit·-

einlaS- tmd -attelaßvorriehtung awischen einem rotierenden ' ■ ■

^; Bauteil und einem stationären Bauteil.

.-■ , - Die neuer· Tendena bei Turbinengeneratoren und Vaeeear-

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tfr ra*e«»erÄtei*en ist die, ihre Kapazität mehr und mehr να !**■' "■...'■

•teigera» B*feei ist einer der wichtigsten Faktoren bei der

*'" ' ·%#|^#«ΜΜ| ihrer KapaatitEten die Schaffung eines mmhr wirk.-■hi, samem ^U|X«xstems. Bei vielen herkömmliehen Generatoren •tligeaiein ein &askühl*ystem, wie ». B. Wassersteff-

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kühlsystem angewendet, es ist jedoch vorzuziehen, ein Flüssigkeitskühlungssyetem asu verwenden, das einen besseren Kühlwirkungsgrad und eine größere Kühlkapaxität im Vergleich mit dem Gaskühleyetem aufweist» Ss ist insbesondere vorzuziehen, nicht nur die fltaioren, sondern auch die Rotoren mit diesem Flü«s8lgkeitskühlsystem zu kühlen«, Beim Flüssigkeitskühl sys tem können Vas β er, Öl und alle anderen geeigneten Flüssigkeiten als Kühlflüssigkeit verwendet werden, doch zeigt Wasser den höchsten Xühlwirkuugsgrad, insbesondere wenn Wasser aur direkten Kühlung dar hohlen Leiter von Generatoren und dergleichen verwendet wird. Ins Zuge der Schaffung «ines Flüssigkeitskühlsysteias der beschriebenen Art treten jedoch verschiedene wetdiit» liehe und schwierige Probleme bei der Konstruktion, Herstellung, Installation usw. des Kühlsystems selbst auf, und das Problem der Verbindung eines stationären Bauteils mit einem rotierenden Bauteil muß gelöst werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe sugrunde, unter den verschiedenen vorstehend genannten Problemen jdfts Problem einer KühlflüssigkeitseinlaS- und -amβlaßvorrichtung zum Einlaß der Kühlflüssigkeit von eine« stationären Bauteil in ein rotierendes Bauteil und sue Auslassen der Flüssigkeit aus dem rotierenden Bauteil la das stationäre Bauteil oder umgekehrt zu lösen. Es ist mm zweckmäßigsten, die Kühlflüssigkeit an dem Ende der Rotorwelle auf der Seite des Erregers ein- und auszulassen, weil bei Großkapazitätsgeneratoren der Erreger nicht direkt mit der Rotorwelle gekoppelt 1st, so daß das Ende der Reterwelle für diesen Zweck frei b*w. verfügbar ist.

Um die Kühlflüssigkeit in den Rotor, d· h. in »«ine Wicklung einzulassen, ist die Roterwell· allg«e«in alt

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einen Ktihlflüssigkeitseinlaßkanal und einem Kühlflüssigkeitsauslaßkanal versehen, die darin koaxial angeordnet sind. Meistens ist ein innerer hohler Zylinder koaxial in der hohlen Rotorwelle vorgesehen, um aus dem Innenraum des inneren Zylinders z. B. den Einlaßkanal und aus dem Raum zwischen dem inneren Zylinder und der Innenoberflä" ehe der hohlen Rotorwelle z. B₉ den Auslaßkanal zu machen.

An freien Ende der Rotorwelle ist eine Abdeckeinheit vorgesehen, um die Einlaß- bzw. Auslaßkanäle getrennt innerhalb der Einheit zu umschließen und als Verbindung zwischen den rotierenden und dem stationären Teil zu dienen.

Dabei ist es ein sehr schwieriges Problem, die Flüssigkeitsdichtheit des Kühlflüssigkeitskreises gegenüber der Umgebung aufrecht zu erhalten. Ee ist gut bekannt, daß die verwendete Kühlflüssigkeit nicht elektrisch leitend sein darf, doch ist die Flüssigkeiteabdichtung des Flüssigkeitskreises auch sehr wichtig und insbesondere dort schwierig, wo das rotierende Bauteil das stationäre Bauteil über das Kühlsystem berührt. Es ist ziemlich unmöglich, das rotierende Bauteil mit dem stationären Bauteil mechanisch flüssigkeitsdicht zu verbinden. Eine mechanische Abdichtung ist in Aufbau einfach und im Betrieb verläßlich, weil sie den gleitenden Kontakt zwischen zwei rotierbar zu verbindenden Teilen untereinander schafft und gleichzeitig die Flüssigkeitsdichtung zwischen diesen ermöglicht. Eine mechanisch Abdichtung ist derart, daß ein abgestufter Bereich oder ein ringförmiger Flansch an einer geeigneten Stelle einer Rotorwelle ausgebildet und gleitbar innerhalb eines ringförmigen Elements eines festen Bauteils angebracht 1st, wodurch die Abdichtung von dem reibenden Kontakt der EuÜeren Umfangsseitenfläche des ab-

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gestuften Bereichs oder dee Flansches der Rotorwelle an der Innenfläche des ringförmigen Elements des feststehenden Bauteils abhängt. Jedoch rotiert die Rotorwelle nicht unbedingt in einer bestimmten Lage. Zum Beispiel im Fall eines Senkrechttyp-Wasserradgenerators macht die Rotorwelle aufgrund der Verschiebung des Auslegers des Rotorrahmens infolge der Variation der Wasserdruckbelastung eine vibrierende Bewegung in ihrer Axialrichtung relativ zum feststehenden Bauteil, so daß der beschriebene Reibkontakt, nicht gesichert ist und dadurch ein Lecken der Kühlflüssigkeit auftritt. Außerdem ist die flüssigkeitsdichte Abdichtung des beschriebenen Typs wegen des Ungleichgewichts des Rotors und der Rotorwelle infolge ungenauer Herstellung und Montage sehr störanfällig. Die mechanische Abdichtung hat also, wie erläutert, einige Fehler, und eine ideale mechanische Abdichtung sollte so sein, daß ein rotierendes Bauteil bezüglich eines festen Bauteils rotierbar angeordnet ist, ohne daß zwischen diesen auch nach langem Betrieb irgendein Lecken auftritt, und die Abdichtung sollte einfach im Aufbau und ohne das Erfordernis eines hohen Genauigkeitsgrades herstellbar sein.

Der Erfindung liegt also speziell die Aufgabe zugrunde, eine Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßvorrichtung zur Verwendung bei rotierenden Maschinen der genannten Art zu schaffen, mit der irgendein wesentliches Lecken der Kühlflüssigkeit verhindert werden kann, wenn Kühlflüeeigkeitakreise eine« rotierenden Bauteil« und eines festen Bauteil· miteinander verbunden sind. Dabei soll eine Kühlflüeaigkeitseinlaß- und -au»leitvorrichtung angegeben werden, mit der der Kühlflüssigkeit aus den Kühlflüaalgkeitakreisen auch dann ausreichend daa Lecken verhindert werden

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kann, wenn das rotierende Bauteil in irgendeiner Richtung relativ zum feststehenden Bauteil bewegt wird. Schließlich soll die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach aufgebaut, leicht herstellbar und zusammensetzbar sein und keinen höheren Grad an Genauigkeit erfordern.

Gegenstand der Erfindung, mit der diese Aufgabe gef

löst wird, ist eine Kühlflüseigkeitaeiiilaß- und -auslaß-

; , vorrichtung zur Verwendung bei flüssiggekühlten rotierenden elektrischen Maschinen, die durch

einen Rotor mit einer hohlen Leiterwicklung;

,, eine hohle, den Rotor tragende Rotorwelle mit einem

Kühlflüssigkeitseinlaßkanal und einem Kühlflüssigkeitsauslaßkanal innerhalb der Rotorwelle in hydraulischer Verbindung mit der hohlen Leiterwicklung;

eine den Bndteil der Rotorwelle umschließende und eine Mehrzahl von Kammern in Verbindung mit den Kühlflüssigkeitseinlaß- bzw. -auslaßkanälen aufweisende Abdeckeinheit j und

Mittel zwischen der Abdeckeinheit und der Rotorwell· sur Abdichtung jeder der Mehrzahl von Kammern gegeneinander und naoh außerhalb der Vorrichtung gekennzeichnet ist, wobei die Abdeckeinheit eine Mehrzahl von an der Rotorwelle angebrachten Lagermitteln aufweist, durch die die Abdeokeinheit drehbar an der Rotorwelle gehalten wird.

Di· Merkmal· and Vorteil· der Erfindung werden anhand 4·· ±» der Zeichnung veranschaulichten Ausffthrungsbeisplels nlh«r erläutert; darin seifent

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1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Anwendung bei einer senkrechten rotierenden elektrischen Maschine}

Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht der darin verwendeten Dichtungen?

Fig. 3 eine Perspektivansioht von rotationsTcrhin-

dernden Mitteln aur Verhinderung der Rotation einer Ahdeckeinheit der Vorrichtung} und

Fig. k ein Schema zur Erläuterung eines Kühlflussigkeitskreises»

In Fig. 1 umfaßt eine KUhlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßvorrichtung eine allgemein »it 1 bezeichnete Abdeckeinheit, eine KühlflüasigkeitseinlaQ- und -«.ue laß volle 2, eine Rotorwelle 3, ein Flüssigkeltszuführrohr k und ein Flüssigkeitsauslaßrohr 5. Die Rotorwelle 3 ist mit einem Rotor 90 (Fig. k) eines Senkrechttypgener&tors verbunden.

Die Rotorwelle 3 hat einen inneren Hohlraum 30 sum Einlassen der Kühlflüssigkeit und einen ftußeren Hohlraum 31 sum Auslassen der Kühlflüssigkeit. Ss versteht sieh, daß der innere Hohlraum au oh »ta« Auslassen der Kühlflüssigkeit verwendet werden kann, wahrend der äußere Hohlraum auch ine !Einlassen der Kühlflüssigkeit verweadfeaj? ist. Die dargestellte Anordnung ist Indessen vorau»ieh«n» weil eine Pump« 81 (Fig· k) eise geringere Kapasltat haben kann, um die Kühlflüssigkeit ven der äußeren ?lfl«aiskeitequelle heransuftthren, da sieh deroh die ftetatien des* Ro-

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torwelle 3 eine zentrifugale Pumpwirkung ergibt. Es verstellt sieb., daä die Ktihlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßhohlräume nicht unbedingt koaxial zueinander und zur Achse der Rotorwelle 3 sein müssen, sondern auch zwei Hohlräume in der Welle 3 nebeneinander verlaufen können. Beim vorliegenden Aueführungsbeispiel sind die Ktihlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßhohlräume oder -kanale 30 und 31 voneinander durch einen Innenzylinder 32 getrennt, der seinerseits in seiner Lage innerhalb der Welle 3 mittels eines geeigneten Stützelements 33 gehalten ist, das sich zwisohen dem Innenzylinder 32 und der Innenoberfläche Jk der Welle 3 befindet.

Die Ausdehnung des Stützelements 33 iⁿ Axialrichtung bringt kein ernstes Problem, doch vorzugsweise ist die Dicke des Stützelements 33 ^eo gering wie möglich, weil man den Strömungswiderstand der hindurchströmenden Kühlflüssigkeit beachten muß. Beide Kanäle, der Einlaß- und der Auslaßkanal 3O bzw· 31 reichen nach unten zum Rotor hin und radial durch den Rotor hindurch, so daß sie hydraulisch ait der hohlen Leiterwicklung 91 in Fig«, k in Verbindung stehen.

Mit dea oberen Ende der Rotorwelle 3 ist die Ktihlflüsslgkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 mittels geeigneter Befestigungsmittel wie Schrauben und Muttern 35 verbunden. Ss versteht sieh jedoch, daß es nicht notwendig ist, die Einlaß- und Auslaßwelle 2 *nabhängig von der Rotorwelle auszubilden, sondern si· kann auch «ins Verlängerung der Well· 3 »»in. Unter Berücksichtigung der Herateilungsschritt· und d·· Transports ist ·β Jedoch vorzuziehen, di· Einlaß- und AnslsjBwell· 2 unabhängig von dar Rotorwelle 3 auszubilden. Wi* di· Botorw·!!· 3 hat di· Einlaß-

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und Auslaßwelle 2 einen Inneren und einen äußeren koaxialen Hohlraum, um den Kühlflüssigkeitseinlaßkanal 20 und den Kühlflüssigkeitsauslaßkanal 21 zu schaffen, die beide hydraulisch mit den Kanälen 30 und 31 der Rotorwelle 3 verbunden sind_e Die Welle 2 weist einen inneren Zylinder 22 auf, der mittels eines Stützelements 23 an seiner Stelle gehalten ist und die Trennung zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßkanal 20 bzw, 21 schafft. Der Innenzylinder 22 reicht nach oben bis jenseits des oberen Endes der Einlaß- und Auslaßwelle 2, und das obere Ende des Innenzylinders 22 ist bei 26 erweiterte Das obere Ende der Einlaß- und Auslaßwelle 2 ist ebenfalls bei 25 erweitert, um den Widerstand der Kühlflüssigkeit, die in die Welle 2 eintritt bzw. aus ihr austritt, zu verringern.

Die Abdeckeinheit 1 ist an der Einlaß- und Auslaßwelle 2 so befestigt, daß diese von der Einheit T umschlossen wird. Um die Herstellung und Anordnung der Abdeckeinheit 1 zu erleichtern, besteht sie vorzugsweise aus einer Mehrzahl von unterteilten Einzelteilen. Beim vorstellenden Ausführungsbeispiel besteht die Abdeckeinheit 1 aus einem Kühlflüssigkeitseinlaß- oder -einspeisungskasten 10, einem Kühlflüssigkeitsauslaßkasten 11, einem Leckflüssigkeitssammelkasten 12 und einem Lagerkasten 13» der auf der Einlaß- und -auslaßwelle 2 angeordnet ist, um die Vibrationen der Abdeckeinheit 1 zu verringern, wie noch im einzelnen beschrieben wird, und Lager Ik aufweist, die zwischen der Welle 2 und dem Lagerkasten 13 angeordnet sind. Man kann hier irgendwelche Lagerelemente, wie z. B. Kugellager usw., verwenden; doch sind Kugellager im Hinblick auf die Schmierung vorzuziehen. So sieht man, daß der Lagerkasten 13 über Lager 1k rotierbar auf der Einlaß- und Auslaßwelle 2 gehalten wird. Beim gegebenen

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Aueftihrungsbelspiel sind zwei Lager 14 in geeignetem senkrechtem Abstand angebracht, um den Lagerkasten 13 zu stabilisieren, docht kann auch nur ein Lager verwendet werden. Ein Dichtungsring 15 ist vorgesehen, um das Innere des Lagerkastens 13 nach außen abzudichten· Die Lager 14 tragen über den Lagerkasten 13 auch den Leckflüssigkeitssamraelkasten 12, den Auslaßkasten 11 und den Einlaßkasten 10,

Der Leckflüssigkeitssanunelkasten 12 besteht aus einer

V. Innenwand 41, die auf einer ringförmigen Basisplatte 40

koaxial zur Einlaß- und Auslaßwelle 2 angeordnet ist, und einer Außenwand 42, die außerhalb der Innenwand 41 steht·

" Der zwischen der Innenwand 41 und der Außenwand 42 eingeschlossene Saum ist mit einem Leckflüssigkeitsabflußrohr verbunden. Der Leckflüssigkeitssanunelkasten 12 ist mit dem Lagerkasten 13' an der ringförmigen Basisplatte 40 durch ©in geeignetes Befestigungsmittel verbunden, und ein von

_, der Oberkante der Außenwand 42 vorragender Flanschteil 44^ trägt über eioh den Auslaßkasten 11.

Der Auslaßkaeten 11 umschließt die Einlaß- und Auelaßwelle 2 mit Ausnahme der Verbindung des Innenzylinders 22 mit dem Sinlaßkasten 10. Dazu 1st der Auslaßkasten 11 mit einem Loch versehen, in das der Innenzylinder 22 hineinreicht» An seinen beiden Enden ist der Auslaßkasten 11 über Dichtungen 50 bzw. 51 außen an der Welle 2 und dem Innenzylinder 22 angebracht,um ein Leoken der Kühlflüssigkeit zm verhindern.

Die Dichtungen 50 und 51 können von gleichem Aufbau, jedoch verschiedener Anordnungsrichtung sein. Wie man am "_x besten in TIg, 2 erkennt, umfaßt die Dichtung 50 eine Federmontierscheibe 52, die über dem Innenzylinder 22 zwecke

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gemeinsamer Rotation angebracht ist, mit Hilfe des Eingriffs von Stiften 59, die von der Scheibe 52 ausgehen, zur gemeinsamen Rotation mit dem Innenzylinder 22 geeignetes, in Axialrichtung gleitbares Dichtungselement 53» eine feste Scheibe 5**» die mit dem Auslaßkasten It starr verbunden oder einstückig ausgebildet ist und in Berührung mit dem Dichtungselement 53 steht, und Druckfedern 55» die zwischen dem Dichtungselement 53 ^^n<i der Federmontierscheibe 52 belastet sind, wodurch da» Dichtungselement normalerweise gegen die feste Scheibe 5h gepreßt wird und sich eine wasserdichte Abdichtung des Inneren des Auslaß— kastens 11 gegen das Innere des Einlaßkastens 10 ergibt. Die andere Dichtung 51 hat den gleichen Aufbau wie die Dichtung 50 gemäß vorstehender Beschreibung und dichtet den Auslaßkasten 11 gegenüber dem Leckflüssigkeitssammelkasten 12 ab.

So läßt sich der Auslaßkasten 11 mit den darin befindlichen rotierenden Teilen abdichten, und die durch die Dichtung 50 leckende Flüssigkeit des Einlaßkastens fließt in den Auslaßkasten 11, leckt Jedoch nicht aus der Vorrichtung heraus, so daß die Dichtung 50 nicht mit einem erhöhten Grad an Genauigkeit bearbeitet und eingesetzt werden muß. Dagegen ist es erforderlich, die leckverhindernde Dichtung 51 mit einem höheren Grad an Genauigkeit herzustellen, weil die Flüssigkeit, die durch die Dichtung 51 herausleckt, aus der Vorrichtung austritt»

Mit dem Einlaßkasten 10 ist das Zuführrohr h verbunden, das seinerseits hydraul!aoh mit der Pump· 81 in Fig· K in Verbindung steht, während mit dem Auelaßkasten 11 ein Auelaßrohr 5 verbunden 1st, das «einerseits in Verbindung mit einem Flüssigkeitsreservoir 80 in Fig. h steht. Das

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Zuführrohr k und das Auslaßrohr 5 sind mit der Vorrichtung über flexible Verbindungselemente 6θ und 6i_f wie z, B. Guramirohre oder Bälge verbunden, so daß die Abdeckeinheit 1 mehr oder weniger verschiebbar und rüttelbar ist. Solche flexiblen Verbindungselemente werden zwischen der Abdeckeinheit 1 und den Teilen angeordnet, die mechanisch damit verbunden sind. Zum Beispiel ist das Abflußrohr 43 mit der Vorrichtung über das flexible Verbindungselement 6Z verbunden.

Um die Rotation der Abdeckeinheit 1 über einen verhältnismäßig großen Rotationswinkel zu verhindern, gleichwohl jedoch eine gewisse Verschiebung und Rotation der Einheit 1 innerhalb eines verhältnismäßig kleinen Winkels zuzulassen, sind Rotationsverhinderungsmittel vorgesehene Die Rotationsverhinderungsmittel sind in Fig. 3 allgemein mit der Bezugsziffer 70 bezeichnet und umfassen ein gegabeltes Element 72, das durch Schweißen oder irgendeine geeignete Befestigungsart, wie z„ Β» Sehrauben und Muttern, starr an der ringförmigen Basisplatte 40 befestigt ist, und einen Zapfen 73» der an einem stationären Bauteil, wie z. B₀ dem Stator 7h des Generators befestigt und in das gegabelte Element einführbar ist« Der Zapfen 73 besteht aus einem Stift 75 und einem elastischen, den Stift 75 umgebenden Mantel 76, so daß der durch die Rotation der Abdeckeinheit verursachte Stoß gedampft und gemindert werden kann.

Die Rotation der Abdec'-einheit 1 in den durch die gestrichelten Pfeile angedeuteten Richtungen läßt sich durch den In die Ausnehmung des gegabelten Elements 72 eingeführten Zapfen 73 verhindern, während die vertikale Verschiebung der Abdeckeinheit 1 in den durch die ausgezogenen Pfeil·, angedeuteten Richtungen möglich ist, weil zwischen

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dem Zapfen 73 und dem gegabelten Element 72 ein Abstand ist. Anstelle von rotationsverhindernden Mitteln des beschriebenen Aufbaues kann irgendein anderes geeignetes bekanntes Mittel verwendet werden, doch muß dafür gesorgt werden, zu verhindern, daß der Stoß aufgrund der Rotation zu plötzlich auf die Abdeckeinheit 1 einwirkt, weshalb die Rotationsverhinderungsmittel 70 so angeordnet sein müssen, daß ein kleiner Abstand zwischen z. B. dem Zapfen 73 und dem gegabelten Element 72 vorliegt, so daß die Abdeckeinheit 1 vertikal verschiebbar, jedoch nicht drehbar ist.

Es soll nun die Betriebsweise unter Hinweis auf Fig. beschrieben werden. Die Einlaß- und Auslaßwelle 2, die antrieb smäßig mit dem Rotor 90 des Generators verbunden ist, rotiert, während die Kühlflüssigkeit in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung strömt. Die Kühlflüssigkeit wird vom Reservoir 80 mittels der Förderpumpe 81 gefördert, tritt durch das FiI ^r 82 und erreicht den Einlaßkasten 1O₀ Dann strömt die Kühlflüssigkeit durch den Einlaßkanal 20 innerhalb des Innenzylinders 22 der Einlaß- und Auslaßwelle 2 in den Hohlraumbereich der hohlen Leiterwicklung 91, wodurch sie die Wicklung ^1 kühlt. Anschließend kehrt die Kühlflüssigkeit zur Welle 2 zurück, strömt durch den Auslaßkanal 21, den Auslaßkasten 11 und das Auslaßrohr 5 zum Reservoir 80,

Die durch die Leckverhinderungsdichtung 51 aus dem Auslaßkasten 11 ausgetretene Flüssigkeit wird im Leokflüssigkeitesammelkasten 12 gesammelt und kehrt durch das Abflußrohr 85 zum Reservoir 80 zurück.

So läßt sich der Rotor des Generators ausreichend

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kühlen, doch ist die Abdeckeinheit 1 an der Stelle angeordnet, an welcher das drehende Bauteil das stationäre ,

» Bauteil berührt, so daß - wie erwähnt - ein sehr schwierige» Problem bezüglich der Beibehaltung der Flüssigkeitsdichtheit auftritt. Die Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslauwelle 2 bewegt sich wegen der Axialverschiebung der

'.· Rotorwelle 3 durch Wärmeaus dehnung, der Vibrationen und

Vibrationsverlagerung der Welle 3 aufgrund der angreifenst

den Belastungsschwankungen die ganze Zeit in allen Rieh-

tungen. Wenn daher die Leckverhinderungsmittel oder -dichtungen 5O und 51 hinsiohtlich des Nachfolgens gegenüber ; diesen Verschiebungen und Vibrationen versagen, ist die

ϊ V f.

Flttssigkeitedichtheit der Abdeckeinheit 1 nicht gesichert, die Welle 2 ist der Abnutzung und dem Abrieb unterworfen ' und ein über längere Zeit verläßlicher Betrieb ist nioht "^ möglich. Diese Probleme lassen sich jedoch völlig durch . . Anordnung der Dichtungen 50 und 51 gemäß der Erfindung lö- \ ' sen. GemMß Fig. 1 ist die Abdeokeinheit über die Lager rotierbar auf der Einlaß- und Auslaßwelle 2 gehalten und mit dem stationären Bauteil über die flexiblen Elemente \, Mechanisch verbunden, so daß beim Auftreten einer Verschiebung und Rotation der Einlaß- und Auslaßwelle 2 infolge einer Bewegung, Rotation usw. der Rotorwelle 3 die Abdeok- _. einheit 1 jeder Bewegung der Wolle 2 folgen kann, wodurch '' die Dichtungen 50 und 51 stets fest in ihrer Lage gehal-' ;, ten werden können und so die Flüssigkeitsdiohtheit der Abdeokeinheit 1 zwangsläufig dauernd erhalten bleibt. Weil

: außerdem eine Mehrzahl von in Axialrichtung im Abstand

voneinander angebrachten Lagern lh am unteren Teil der

·'■ Welle 2, d. h. dem Teil vorgesehen ist, der am wenigsten

. ' Vibrationen unterworfen ist, lassen sich die Vibrationen , der Abdeokeinheit 1 auf einen möglichst geringen Wert sen-

' ken, «ο daß die Leokdichtheit der Kühlflüssigkeit weiter "-' gesichert werden kann.

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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß erfindungsgemäß, da die Abdeckeinheit 1 der Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßvorrichtung auf der Rotorwelle über Lagerelemente gehalten wird, die an der Abdeckeinheit angebrachten Dichtungen jeder Bewegung der Rotorwelle zufriedenstellend folgen können, wobei sie stets unter int wesent-r liehen konstantem Druck damit in Berührung stehen, so daß die Flüssigkeitsdichtheit gesichert ist und das Lecken von Kühlflüssigkeit zwangsläufig verhindert werden kann. Daher brauchen die Dichtungen nicht mit einem höheren Grad an Genauigkeit gefertigt zu werden, so daß mühevolle Handanbringungsarbeiten usw. im Lauf der Fertigung vorteilhaft eingespart werden und auch die Installation erleichtert ist.

Die Erfindung wurde vorstehend unter besonderem Hinweis auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das sich zur Verwendung bei vertikalen rotierenden elektrischen Maschinen eignet, doch versteht es sich von selbst, daß die Erfindung auch bei Horizcntalrotationsmaschinen anwendbar ist. Dabei muß z· B» der Leckflüssigkeitssammelkasten 12 mehr oder weniger modifiziert werden, so daß er bei horizontaler Anordnung die Leckflüssigkeit sammelt. Die Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßvorrichtung gemäß der Erfindung kann auch im Bereich der Rotorwelle angeordnet werdan, daß man sie an «inem Ende der Rotorwelle anbringt. Dabei kann eine besondere Anordnung der Lager lh erforderlich sein. Jedoch ist es in jedem Falle vorzuaiehen, eine Mehrzahl von soweit wi· möglich in Axialrichtung der Rotorwelle getrennten Lagern vorzusehen, um die Abdeokeinheit 1 sicher in stabilisierter Lage zu halten. Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden die Kühlflüdsigkeitseinlaß- und -auelaßk&näle als koaxiale

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Hohlräume in der Einlaß- und Auelaßwelle 2 und der Rotorwelle 3 beschrieben» doch können diese Kanäle auch zwei in den Wellen nebeneinanderliegende Hohlräume sein.

• Die KÜhlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßvorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich sowohl bei senkrechten als auch horizontalen rotierenden elektrischen Maschinen anwenderio Es ergibt sich klar aus dar Beschreibung, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung zwangsläufig das Herauslecken der Kühlflüssigkeit verhindern kann, auch wenn die Rotorwelle in Axialrichtung verschoben wird und vibriert, und einen verhältnismäßig einfachen Aufbau hat, so daß sie sich in einfacher Weise herstellen und zusammensetzen läßt, ohne daß hochqualifizierte Techniken und Arbeiter erforderlich sind.

Die Erfindung wurde !""'rand eines besonderen Aueführungsbeispiels beschrieben, doch versteht es sich, daß Xnderungen und Abweichungen vorgenommen werden können, soweit das Vesen der Erfindung und der Gegenstand der Ansprüche nicht verlassen werden»

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BAD

Claims

Patentansprüche

(1.)Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßvorrichtung zur Verwendung bei flüssiggekühlten rotierenden elektrischen Maschinen, gekennzeichnet durch

einen Rotor (9O) mit einer hohlen Leiterwicklung (<?1 )

eine hohle, den Rotor tragende Rotorwelle (3) mit einem Kühlflüssigkeitseinlaßkanal (3O) und einem Kühlflüssig- f keitsauslaßkanal (31) innerhalb der Rotorwelle in hydraulischer Verbindung mit der hohlen Leiterwicklung;

eine den Endteil (2) der Rotorwelle umschließende und eine Mehrzahl von Kammern (1O, 11) in Verbindung mit den Kühlflüssigkeitseinlaß- bzw. -auslaßkanälen aufweisende Abdeckeinheit (i)j und

Mittel zwischen der Abdeckeinheit und der Rotorwelle zur Abdichtung jeder der Mehrzahl von Kammern gegeneinander und nach außerhalb der Vorrichtung, wobei die Abdeckeinheit eine Mehrzahl von an der Rotorwelle angebrachten Lagermitteln (i4) aufweist, durch die die Abdeckeinheit drehbar an der Rotorwelle gehalten wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel eine Mehrzahl von in Axialrichtung der Rotorwelle (3) um einen bestimmten Abstand getrennten Lagern (lh) umfassen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (i4) auf der vom Endteil (2) der Rotorwelle (3) abgewandten Seite innerhalb der Abdeckeinheit (1) angeordnet sind.
km Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Teile außerhalb der Vorrichtung mit der Abdeckeinheit (i) über mindestens ein flexibles Bauteil (z. B. 60) verbunden sind, das eine geringe Bewegung der Abdeckeinheit zuläßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckeinheit (1) mit einem stationären Bauteil (7k) über ein eine Rotation verhinderndes Bauteil (70) verbunden ist, das einen vom stationären Bauteil in Axialrichtung der Rotorwelle (3) gerichteten, stiftförmigen Zapfen (73) mit einem elastischen Mantel (76) und ein gegabeltes, starr an der Abdeckeinheit befestigtes und zur Aufnahme des Zapfens geeignetes Element (72) aufweist und so die Bewegung der Abdeckeinheit in der Axialrichtung zuläßt, ihre Rotation jedoch elastisch verhindert.
6. Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßvorrichtung zur Verwendung bei flüssiggekühlten rotierenden elektrischen Maschinen, gekennzeichnet durch

einen Rotor (90) mit einer hohlen Leiterwicklung (91)J

eine hohle, den Rotor tragende Rotorwelle (3) mit einem Kühlflüseigkeiteeinlaßkanal (30) und einem Kühlflüssig-

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lceitsauslaßkanal (31 J innerhalb der Rotorwelle in hydraulischer Verbindung mit der hohlen Leiterwicklung}

eine KühlfTiissigkeitseinlaß- und -auslaßwelle (2) mit einem Kühlflüssigkeitseinlaßkanal (20) und einem Kühlflüssigkeitsauslaßkanal (21), die zur hydraulischen Verbindung mit den Einlaß- bzw, Auslaßkanälen der Rotorwelle bei Verbindung der zweiterwähnten Welle (2) mit der ersterwähnten Welle (3) eingerichtet sind}

einen Kühlflüssigkeitsauslaßkasten (11)_f der den Kühlflüssigkeitsauslaßkanal der zweiterwähnten Welle (2) an ihrem von der ersterwähnten Welle (3) abgewandten Ende umschließt und Dichtungen (50» 51)f die zwischen der zweiterwähnten Welle (2) und dem Auslaßkasten unter gegenseitigem Abstand in Axialrichtung angeordnet sind und ein Austreten der Kühlflüssigkeit aus dem Auslaßkasten verhindern, sowie ein Auslaßrohr (5) zum Herauslassen der Kühlflüssigkeit aus dem Auslaßkasten aufweist}

einen Kühlflüssigkeitseinlaßkasten (1O), der starr am Auslaßkasten befestigt ist und den Einlaßkanal der zweiterwähnten Welle (2) umschließt sowie ein Kühlflüssigkeitszufuhr rohr (k) aufwe ist}

einen Leckflüssigkeitssammelkasten (12), der am Auslaßkasten an der dem Einlaßkasten entgegengesetzten Seite angebracht ist und ein Abflußrohr (A3) aufweist}

einen starr am Leokflüssigkeitssammelkasten an der dem Auslaßkasten entgegengesetzten Seite befestig ten Lagerkasten (13) mit einer Mehrzahl von an der zweiterwähnten Welle (2) angebrachten Lagern (i-4), wodurch der Ein-

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laßkasten, der Auslaßkasten, und der Leckflüssigkeitssammelkasten auf der zweiterwähnten Welle gehalten werden; und

an wenigstens einem der Kasten (z. B. 12) befestigte Rotationsverhinderungsmittel (70).

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