DE1958940B2 - Kuehlfluessigkeitsanschlusskopf fuer den rotor einer elektri schen maschine mit direktfluessigkeitsgekuehlter rotorwicklung - Google Patents

Description

auch gegenüber der äußeren Atmosphäre durch 55 rechter Welle und

Dichtungen abgedichtet sind. F i g. 2 eine Perspektivansicht von Mitteln zur

Ein derartiger Kühlflüssigkeitsanschlußkopf ist Verhinderung eines Verdrehens des Kühlflüssigkeits-

durch die deutsche Auslcgcschrift I 159 559 bekannt. anschlußkopfes.

Die mechanische Abdichtung erfolgt hierbei zwi- Der in Fig. 1 dargestellte Kühlflüssigkeitsan-

schen einem an einer bestimmten Stelle der Rotor- 60 schlußkopf 1 umschließt eine Kühlflüssigkeitseinlaß-

wclle angeordneten, ringförmigen Bund oder und -auslaßwelle 2 und enthält unter anderem ein

Flansch, auf dem eine an einem ringförmigen Teil Flüssigkeitszuführrohr 4 und ein Flüssigkeitsauslaß-

eines feststehenden Bauelementes befestigte Dichtung rohr S sowie ein Leckflüssigkeitsauslaßrohr 85. Die

schleift. Der an sich im Aufbau einfache Kühlflüssig- Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 ist mit der

keilsanschlußkopf dichtet auch ausreichend gegen- 65 Rotorwelle 3 eines Generators mit senkrechter Welle

über der umgebenden Atmosphäre ab, wenn keine verbunden.

nennenswerten Axialverschiebungen der Welle vor- Die Rotorwelle 3 hat einen inneren Kanal 30 zum

Ii immen. Axial verschiebungen der Rotorwelle sind Einlassen der Kühlflüssigkeit und konzentrisch dazu

3 4

gelegen einen äußeren Kanal 31 zum Auslassen der scheibe 52, die auf dem ]nnen?ylinder 22 befestigt

Kühlflüssigkeit. ist, ein mit Hilfe des Eingriffs von Stiften, die von

Die der Kühlflüssigkeitszu- und -abführung zu den der Scheibe 52 ausgehen, zur gemeinsamen Rotation

Hohlleitern der Wicklung dienenden Kanäle 30, 31 mit dem Innenzylinder 22 geeignetes, in Axialrich-

sind voneinander durch einen Innenzylinder 32 ge- 5 tung gleitbares Dichtungselement 53, eine feste

trennt, der seinerseits in seiner Lage innerhalb der Scheibe 54, die mit dem Kühlflüssigkeitsaushßge-

Rotorwelle 3 mittels eines geeigneten Stützelements häuse Il starr verbunden oder einstückig ausgebildet

33 gehalten ist, das sich zwischen dem Innenzylinder ist und in Berührung mit dem Dichtungselement 53

32 und der Innenoberfläche 34 der Rotorwelle 3 be- steht, und Druckfedern 55, die zwischen dem Dich-

findet. io tungselement 53 und der Federmontierscheibe 52 mit

Mit dem oberen Ende der Rotorwelle 3 ist die Spannung eingesetzt sind. Dadurch wird das Dich-

Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 mittels tungselement 53 normalerweise gegen die feste Schei-

Schrauben und Muttern 35 verbunden. Sie kann aber be 54 gepreßt, und es ergibt sich eine wasserdichte

auch als Verlängerung der Rotorwelle 3 ausgebildet Abdichtung des Inneren des Kühlflüssigkeitsauslaß-

sein. Wie die Rotorwelle 3 hat die Kühlflüssigkeits- 15 gehäuses 11 gegen das Innere des Kühlflüssigkeits-

einlaß- und -auslaßwelle 2 einen inneren Kühlflüssig- einlaßgehäuses 10. Die andere Dichtung 51 hat den

Jceitseiniaßkanal 20 und einen äußeren, durch einen gleichen Aufbau wie die Dichtung 50 gemäß vorste-

Innenzylinder 22 getrennten koaxialen Kühlflüssig- hender Beschreibung und dichtet das Kühlfiüssig-

keitsauslaßkanal 21, die beide hydraulisch mit den keitsauslaßgehäuse 11 geg..iüber dem Leckflüssig-

Kanälen 30 und 31 der Rotorwelle 3 ν Tbuncien sind. 20 keitssammelgehäuse 12 ab.

Der über Stützelemente 23 befestigte Innenzylinder Die durch die Dichtung 50 leckende Flüssigkeit

22 ist an seinem oberen Ende bei 26 erweitert. Das des Kühlflüssigkeitseinlaßgehäuses 10 fließt in das

obere Ende der Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaß- Kühlflüssigkeitsauslaßgehäuse 11, leckt jedoch nicht

welle 2 ist zur Verringerung des Strömungswiderstan- aus dem Kühlflüssigkeitsanschlußkopf 1 heraus, so

des ebenfalls bei 25 erweitert. Der Kühlflüssigkeits- 25 daß die Dichtung 50 nicht mit einem erhöhten Grad

anschlußkopf enthält ferner Kühlflüssigkeitssaromel- an Genauigkeit bearbeitet und eingesetzt werden

kammern, die innerhalb eines getrennten Kühlflüssig- muß. Dagegen ist es erforderlich, die leckverhindern-

keitseinlaßgehäuses 10, eines Kühlflüssigkeitsauslaß- de Dichtung 51 mit einem höheren Grad an Ge-

gehäuses 11 und eines Leckflüssigkeitssammelgehäu- nauigkeit herzustellen, weil die Flüssigkeit, die durch

ses 12 liegen und ein Lagergehäuse 13, das auf der 30 die Dichtung 51 herausleckt, aus dem Kühlflüssig-

Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 angeord- keitsanschlußkopf austritt.

net ist. Das Lagergehäuse 13 enthält Lager 14, die Die mit den Kühlflüssigkeitseinlaß- und -ausiaßge-

den Kühlflüssigkeitsanschlußkopf I auf der Kühlflüs- hausen 10, 11 in Verbindung stehenden Flüssigkeits-

sigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 abstützen. zuführ- und -auslaßrohre 4, 5 sind mit dem Kühlflüs-

Man kann hier irgendwelche Lagerelemente, wie 35 sigkeitsanschlußkopf 1 über flexible Verbindungsele-

z. B. Kugellager usw.. verwenden; doch sind Kugella- mente 60, 61, wie z. B. Gummirohre oier Bälge, ver-

ger im Hinblick auf die Schmierung vorzuziehen. bunden, so daß dieser mehr oder weniger verschieb-

Beim gegebenen Ausführungsbeispiel sind zwei Lager bar und rüttelbar ist. Auch das Leckflüssigkeitsaus-

14 in geeignetem senkrechtem Abstand angebracht, laßrohr 85 ist über ein flexibles Verbindungselement

um das Lagergehäuse 13 zu stabilisieren. Das Lager- 40 62 mit dem Abflußrohr 43 verbunden,

gehäuse 13 ist durch eine Dichtung 15 nach außen Um die Drehung des Kühlflüssigkeitsanschlußkop-

abgedichtet. fes 1 über einen verhältnismäßig großen Winkel zu

Das Leckflüssigkeitssammelgehäuse 12 wird von verhindern, jedoch eine gewisse axiale Verschiebung

einer Innenwand 41, die auf einer ringförmigen Ba- und Verdrehung desselben innerhalb eines verhält-

sisplatte 40 koaxial zur Kühlflüssigkeitseinlaß- und 45 nismäßig kleinen Winkels zuzulassen, sind Mittel zur

-auslaßwelle 2 angeordnet ist, und einer Außenwand Verhinderung eines Verdrehens des Kühlflüssigkeits-

42, die außerhalb der Innenwand 41 steht, begrenzt. anschlußkopfes vorgesehen. Diese sind in F i g. 2 all-

Der zwischen der Innenwand 41 und der Außenwand gemein mit der Bezugsziffer 70 bezeichnet und um-

42 eingeschlossene Raum ist mit einem Leckflüssig- fassen eine Gabel 72, die durch Schweißen oder ir-

keitsabflußrohr 43 verbunden. Das Leckflüssigkeit?- 5- gendeine andere geeignete Befestigungsart (z. B. Ver-

sammelgehäuse 12 ist mit dem Lagergehäuse 13 an schrauben) starr an der ringförmigen Basisplatte 40

der ringförmigen Basisplatte 40 durch ein geeignetes des Leckflussigkeitssammelbehälters 12 befestigt ist,

Befestigungsmittel verbunden und ein von der Ober- und einen stiftförmigen Zapfen 73, der an einem sta-

kante der Außenwand 42 vorragender Flanschteil 44 tionären Teil 74, wie z. B. dem Stator des Genera-

trägt über sich das Kühlflüssigkeitsauslaßgehäuse. 55 tors, befestigt und in die Gabel einführbar ist. Der

Das Kühlflüssigkeitsauslaßgehäuse 11 umschließt Zapfen Ii besteht aus einem Stift 75 und einem ela-

die Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 mit stischen, den Stift 75 umgebenden Mantel 76, so daß

Ausnahme der Verbindung des Innenzylinders 22 der durch die Verdrehung des Kühlflüssigkeitsan-

mit dem Kühlflüssigkeitseinlaßgehäuse 10. Dazu ist schlußkopfes 1 verursachte Stoß gedämpft und ge-

das Kühlflüssigkeitsauslaßgehäuse Il mit einer Boh- 60 mindert werden kann.

rung versehen, in das der Innenzylinder 22 hinein- Die Verdrehung des Kühlflüssigkcitsanschlußkop-

reicht. An seinen beiden Enden ist das Kühlflüssig- fes 1 in den durch die gestrichelten Pfeile angedeute-

keitsauslaßgehäusi.¹ 11 über Dichtungen 50 und 5t ten Richtungen läßt sich durch den in die Ausneh-

außen an der Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwel- mung der Gabel 72 eingeführten Zapfen 73 verhin-

Ie 2 und an dem Innenzylinder 22 angebracht. 65 dem, während die vertikale Verschiebung des An-

Die Dichtungen 50 und 51 können von gleichem schlußkopfes 1 in den durch die ausgezogenen Pfeile

Aufbau, jedoch verschiedener Anordnungsrichtung angedeuteten Richtungen möglich ist, weil zwischen

sein. Die Dichtung 50 umfaßt eine Federmontier- dem Zapfen 73 und der Gabel 72 ein Abstand ist.

An Stelle von Mitteln zur Verhinderung einer Verdrehung des beschriebenen Aufbaues kann irgendein anderes geeignetes bekanntes Mittel verwendet werden.

Die Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 bewegt sich wegen der Axialverschiebung der Rotorwelle 3 durch Wärmeausdehnung, der Vibrationen und Vibrationsverlagerung der Rotorwelle 3 auf Grund der angreifenden Belastungsschwankungen die ganze Zeit, und zwar in allen Richtungen. Wenn daher die Dichtungen SO und 51 hinsichtlich des Nachfolgens gegenüber diesen Verschiebungen und Vibrationen versagen, ist die Flüssigkeitsdichtheit des Anschlußkopfes 1 nicht gesichert, die Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 ist der Abnutzung und dem Abrieb unterworfen und ein über längere Zeit verläßlicher Betrieb ist nicht möglich. Gemäß F i g. 1 ist jedoch der Kühlflüssigkeitsanschlußkopf über die Lager 14 rotierbar auf der Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 gehalten und mit dem stationären Bauteil über die flexiblen Elemente mechanisch verbunden, so daß beim Auftreten einer Verschiebung und einer Verdrehung der Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 infolge einer Bewegung der Rotorwelle 3 der Kühlflüssigkeitsanschlußkopf 1 jeder Bewegung der Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2 folgen kann, wodurch die Dichtungen 50 und 51 stets fest in ihrer Lage gehalten werden können und so die Flüssigkeitsdichtheit des Kühlflüssigkeitsanschlußkopf es 1 zwangläufig dauernd erhalten bleibt. Weil außerdem eine Mehrzahl von in Axialrichtung im Abstand voneinander angeordneten Lagern 14 am unteren Teil der Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßwelle 2. d. h. dem Teil vorgesehen ist, der am wenigsten Vibrationen unterworfen ist, lassen sich die Vibrationen des Kühlflüssigkeitsanschlußkopfes 1 auf einen möglichst geringen Wert senken, so daß die Leckdichtheit des Kühlflüssigkeitsanschlußkopfes weiter gesichert werden kann. Es ist auch daher nicht erforderlich, die Dichtungen mit einem höheren Graid an Genauigkeit zu fertigen und zu montieren.

Die Erfindung ist selbstverständlich auch bei elektrischen Maschinen mit horizontaler Welle anwendbar; dabei muß das Leckflüssigkeitssammelgehäuse 12 so geändert werden, daß es bei horizontaler Anordnung die Leckflüssigkeit sammelt. Der Kühlflüssigkeitsanschlußkopf gemäß der Erfindung kanr auch im Bereich der Rotorwelle selbst angeordnet werden. Beim vorstehend beschriebenen Ausfüh-

ao rungsbeispiel wurden die Kühlflüssigkeitseinlaß- unc -auslaßkanäle als koaxiale Kanäle in der Kühlflüssig keitseinlaß- und -auslaßwelle 2 und der Rotorwelle', beschrieben, doch können diese Kanäle auch zwei ir Cfcin Wellen nebeneinanderliegende Bohrungen sein.

as Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann vor teilhaft das Herauslecken der Kühlflüssigkeit au: dem KühlfnJssigkeitsanschlußkopf verhindern, aucl wenn die Rotorwelle in Axialrichtung verschobei wird und vibriert. Sie hat ferner einen verhältnismä ßig einfachen Aufbau, so daß sie sich in einfache Weise herstellen und zusammensetzen läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

jedoch insbesondere bei größeren Maschinen nicht Patentansprüche: immer zu vermeiden. So macht z.B. im Fall eines Wasserradgenerators mit senkrechter Welle die Ro-

1. Kühlflüssigkeitsanschlußkopf für den Rotor torwelle auf Grund der Verschiebung des Auslegers einer elektrischen Maschine mit direkt flüssig- 5 des Statorrahmens infolge Änderungen in der Waskeitsgekühlter Rotorwicklung, der das eine freie serdruckbelastung eine vibrierende Bewegung in ih-Ende der zwei zueinander konzentrische Kühl- rer Axialrichtung relativ zum feststehenden Bauteil, flüssigkeitseinlaß- und -auslaßkanäle aufweisen- so daß der beschriebene abdichtende Reibkontakt den Rotorwelle oder einer an der Rotorwelle be- nicht gesichert ist und dadurch ein Lecken der Kühlfestigten getrennten Kühlflüssigkeitseinlaß- und io flüssigkeit auftritt. Auch führt die Erwärmung des -auslaßwelle umschließt und der eine Mehrzahl Läufers bei großen elektrischen Maschinen zu größevon mit den Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaß- r;n Verschiebungen des Läufers gegenüber den festkanälen in Verbindung stehenden Kühlflüssig- stehenden Teilen der Maschine. Außerdem ist die keitssammelkammern bildet, die sowohl unterein- fiussigkeitsdichte Abdichtung des beschriebenen ander als auch gegenüber der äußeren Atmo- 15 Typs wegen des Ungleichgewichts des Rotors und der Sphäre durch Dichtungen abgedichtet sind, da- Rotorwelle infolge ungenauer Herstellung und Mondurch gekennzeichnet, daß der Kühl- tage sehr störanfällig.

flüssigkeitsanschlußkopf (1) über mindestens zwei Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

axial beabstandete Lager (14), die sich innerhalb einen Kühlflüssigkeitsanschlußkopf der eingangs ge-

desselben an der dem Rotor zugewendeten Seite 20 nannten Art so auszubilden, daß auch dann noch ein

befinden, auf der Rotorwelle (3) abgestützt ist Lecken der Kühlflüssigkeit verhindert wird, wenn

und daß der Kühlflüssigkeitsanschlußkopf (1) mit dieser gegenüber den feststehenden Teilen der Ma-

einem stationären Teil (74) Jer Maschine über schine infolge einer thermisch verursachten Axialver-

mindestens ein flexibles Bauteil verbunden ist. Schiebung der Läuierwelle oder der Wellendurchbie-

2. Kühlmittelanschlußkopf nach Anspruch 1, as gung bewegt wird. Außerdem soll die erfindungsgedadurch gekennzeichnet, daß das flexible Bauteil mäße Vorrichtung einfach aufgebaut, leicht herstellaus einem in Ayialrichtung des Rotors (3) gerich- bar und zusammensetzbar sein und keinen höheren teten, an dem stationären Teil (74) befestigten, Grad an Genauigkeit erfordern.

stiftförmigen Zapfen (73), dt / von einem elasti- Diese Aufgabe wird bei einem Kühlflüssigkeitsan-

schen Mantel (76) umgeben ist. bestem und daß 30 schlußkopf der eingangs genannten Art nach der Er-

an dem KühlflüssigkeitsanschluJkopf (1) eine den findung dadurch gelöst, daß der Kühlflüssigkeitsan-

mit dem Mantel (76) versehenen Zapfen (73) mit schlußkopf über mindestens zwei axial beabslandete

Spiel umschließende Gabel (72) starr befestigt ist. Lager, die sich innerhalb desselben an der dem Rotor

3. Kühlflüssigkeitsanschlußkopf nach An- zugewendeten Seite befinden, auf der Rotorwelle abspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager 35 gestützt ist und daß der Kühlflüssigkeitsanschlußkopf (14) in einem am rotorseitigen Ende des Kühl- mit einem stationären Teil der Maschine über minflüssigkeitsanschlußkopfes (1) gelegenen Lager- destens ein flexibles Bauteil verbunden ist.

kasten (13) angeordnet sind, an dem die Gab^l Das flexible Bauteil besteht vorzugsweise aus

(72) starr befestigt ist. einem in Axialrichtung des Rotors gerichteten, an

40 dem stationären Teil befestigten, stiftförmigen Zap-

fen. der von einem elastischen Mantel umgeben ist.

An dem Kühlflüssigkeitsanschlußkopf ist ferner eine den mit dom Mantel versehenen Zapfen mit Spiel

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlflüssig- umschließende Gabel starr befestigt,

ke'tsanschlußkopf für den Rotor einer elektrischen 45 Zweckmäßig sind die Lager des Kühlflüssigkeits-

Maschinc mit direkt flüssigkeitsgekühltcr Rotorwick- anschlußkopfes in einem am rotorseitigen Ende des

lung, der das eine freie Ende der zwei zueinander Kühlflüssigkeitsanschlußkopfes gelegenen Lagerka·

konzentrische Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaßka- sten angeordnet, an dem die Gabel starr befestigt ist.

nälc aufweisenden Rotorwelle oder einer an der Ro- Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung

torwelle befestigten getrennten Kühlflüssigkeitsein- 50 veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläu-

laß- und -auslaßwcllc umschließt und der eine Mehr- tert; darin zeigt

zahl von mit den Kühlflüssigkeitseinlaß- und -auslaß- Fig. 1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen

kanälen in Verbindung stehenden Kühlflüssigkeits- Kühlflüssigkeitsanschlußkopfes in Anwendung bei

sammclkarnmern bildet, die sowohl untereinander als einer rotierenden elektrischen Maschine mit senk-