DE2016261A1

DE2016261A1 -

Info

Publication number: DE2016261A1
Application number: DE19702016261
Authority: DE
Priority date: 1969-04-07
Filing date: 1970-04-06
Publication date: 1970-10-29
Also published as: SE377870B; JPS5521538B1; CH504129A; US3571635A; DE2016261B2; GB1300448A; FR2042886A5; ES377970A1

Description

HIINZ UINSiR - PATENTANWALT · PHYSIKER

6072 DREI EICHEN HAI N BERLINER RING RUF (061 03) 81813

1452 - 17 - GE - 1654

General Electric Company

1 Hiver Road Schenectady, N.Y./USA

Statorrahmen für Turbinengeneratoren

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Statorrahmen großer dynamo-elektrischer Maschinen. Sie "bezieht sich insbesondere auf einen äußeren Statorrahmen, der aus mehreren Abschnitten besteht, Bei dynamoelektrischen Maschinen großer Leistung stellt der Transport wegen der außerordentlichen Dimensionen ein Problem dar, da diese mit zunehmender Leistung, welche duroh den erhöhten Elektrifizierungsbedarf gefordert wird, immer größer werden. Bin Weg, dieses Problem zu lösen, wobei die Rahmengröße und die Leistung steigen kann und dennoch ein Eisenbahntraneport auf Tiefladern möglich ist, besteht darin, den 8tatorrahmen in Teilen zu transportieren und ihn dann auf der Baustelle vollständig zusammenzubauen.

Q098UM2Q0

Bei den bisher "bekannten aufgeteilten Statorrahmen ist die - ' Zahl und die Kompliziertheit der Konstruktion der Hauptteile für den einfachen Zusammenbau an der Baustelle nicht förderlich. Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung eine Hauptaufgabe zugrunde, nämlich einen aufgeteilten Statorrahmen vorzuschlagen, der eine möglichst geringe Anzahl von Hauptteilen für den Zusammenbau an der Baustelle aufweist, so daß nur ein Minimum an Schweißarbeiten an der Baustelle durchzuführen ist und keine Hilfsaufbauten erforderlich sind.

Ein weiteres Problem, das mit dem aufgeteilten Statorrahmen in Verbindung steht, ist das Kühlsystem. Üblicherweise sind äußere Ventilationsröhren erforderlich. Demzufolge liegt der Erfindung eine weitere Aufgabe zugrunde, nämlich ein vollständiges Kühlsystem vorzuschlagen, das sich innerhalb der Aufteilungen befindet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß in einer Ausbildungsform getrennte End-und Rahmenteile vorgeschlagen werden, die sich über das längere, zentrale, zylindrische Teil oder den Rahmen der großen dynamo-elektrischen Maschine zusammenschieben lassen. Die Endteile enthalten einen Teil des Kühlrohrsystems, einschl. die Kühler, die das Kühlrohrsystem vervollständigen, wenn die Endteile zusammengebaut sind. Eine einfache kreisförmige Dichtungsschweißung in Verbindung mit einer Verbolzung der Teile verbindet die Endrahmen mit dem Zentralrahmen und sorgt für eine gasdichte Verbindung.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine aufgeschnittene Seitenansicht eines Teils einer dynamoelektrischen Maschine, aus der ein End rahmen im zusammengebauten Zustand ersichtlich ist;

Figur 2 eine aufgeschnittene Seitenansicht, die ebenfalls einen Endrahmen im zusammengebauten Zustand widergibt}

009844/1200

Figur 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III nach Figur 1 mit Blick in axialer Richtung, aus der das innere leitungssystem ersichtlich ist und _

Figur 4 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt der kreisförmigen Verbindung zwischen dem Zentralrahmen und den End-, rahmen.

In Figur 1 ist ein Teil einer großen dynamo-elektrischen Maschine, wie beispielsweise ein wasserstoff-gekühlter Generator, der mit einem Dampfturbinengeneratorsatz in Verbindung steht, dargestellt, welcher einen Rotor 1 aufweist und so angeordnet ist, daß er sich innerhalb der zylindrischen Bohrung des laminierten Kernaufbaus 2 drehen kann. Der Kern 2 ist innerhalb des zentralen oder mittleren Statorrahmens 3 koaxial gelagert. Für die Abdeckung des Rahmens 3 sind zentrale Rahmenabdeckplatten vorgesehen. Die Endrahmen 4 sind über die Enden geschoben und reichen in axialer Richtung über einen Teil des zentralen Rahmens 3· Die Endrahmen 4 weisen einen größeren Durchmesser als der Zentralrahmen 3 auf. Entlang der Achse des Zentralrahmens 3 befinden sich Generatorstützen 5. Die Stützen 5 bilden für den Generator während des Zusammenbaus in der Fabrik ein Fundament.

In Figur 1 und besonders in dem aufgeschnittenen Teil ist die Hauptkonstruktion des zusammengebauten Generators dargestellt, wobei ein Endrahmen 4 über den Zentralrahmen 3 geschoben und mit ihm an kreisförmigen Verbindungen 6 befestigt ist. Ein Teil des Kühlsystems, das bei großen dynamo-elektrischen Maschinen gewöhnlich ein Gaskühlsystem ist, umfasst einen Teil der Leitungen im Zentralrahmen 3. Der größte Teil des Leitungssystems und der Gasströmung im Zentralrahmen 3 ist von herkömmlicher Art und bekannt. Die axiale Länge des Rahmens 3 jedoch, über die ein Endrahmen 4 geschoben ist, ist so ausgebildet, daß sie mit den Teilen des Kühlrohrsystems im Endrahmen 4 zusammenpasst und diese verbindet. Ein radial sich erstreckender kreisförmiger Ring oder eine Leitwand 7 ist zwischen dem Kern 2 und den zentralen Rahmenabdeckplatten 3a an dem Axial- ⁴ punkt entlang des zentralen Rahmens, wo sich die Verbindungs-

0098U/1200

stelle 6 befindet, angeordnet. Innere Leitwände 27a sind ähnlich wie die Leitwände 7 ausgebildet und bilden beide Leitkanäle und Stützelemente für den Rahmen 3 und den Kern 2. Die oberen und unteren Leitungsröhren 8 für das Kühlgas sind in der Leitwand 7 um einen Teil ihres Umfanges angeordnet. Eine zweite kreisförmige Leitwand 9 befindet sich axial außerhalb der Leitwand 7» um die Kühlgasleitungen von den Heißgasleitungen zu trennen. Ein axial sich erstreckender kreisförmiger Ring oder eine Leitwand 10 ist zwischen der Leitwand 7 und der Leitwand 9 angeordnet, so daß der Kühlmittelstrom weiterhin in die richtigen Leitungen gelenkt werden kann. An den äußeren Enden des Zentralrahmens 3 ist eine äußere kreisförmige Leitwand angeordnet, die ebenfalls dazu dient, den Kühlmittelstrom zu leiten und zu führen. In Richtung der äußeren Enden des Zentralrahmens 3 und in den zentralen Abdeckrahmenplatteη 3a befindlich sind kreisförmige angeordnete KühleinlasBöffnungen vorhanden, die sich um einen Teil des Umfangs des Rahmens 3 erstrecken.

In Figur 1 ist ferner der innere Aufbau des Endrahmens 4 dargestellt, aus der die Schnittansicht des Kühlgasströmungsbereiches zu entnehmen ist. Wie zuvor erwähnt, besitzt der Endrahmen 4 e^nen größeren Durchmesser als der Zentralrahmen 31 damit er mit einem Teil des Generatorkühlsystems zusammenpasst. Ein radial sich erstreckender kreisförmiger Ring oder eine Leitwand 13 ist derartig angeordnet, daß sie sich von dem Ende des Zentralrahmens 3 bis zu dem Innendurchmeseer des Endrahmens 4 radial erstreckt. Bei 14 sind Mittel vorgesehen, um die Leitwand 13 mit dem Zentralrahmen 3 zu verbinden. In einem Teil der Leitwand 13 sind Kühlgaseinlaesöffnungen 15 vorgesehen. In der übrigen Konstruktion des Generatorendrahmens wird dem üblichen Aufbau gefolgt, indem die Leitwand 14 derartig angeordnet ist, daß sie das Kühlgas zum Gebläse 18 leiten kann, das sich an jedem Ende des Rotore 1 befindet. Der Statorwicklungsstab 19, das kreisförmige Sammelrohr 20 für das flüssige Kühlmittel, der kreisförmige Flanechring 21, die Phasenverbindungen 22 und daa Lager und Auflager 23 eind in

009844/1200,

"bekannter Art angeordnet. Die Richtungspfeile in Figur 1 zeigen den Strömungspfad des Kühlgases wie es aus dem Gebläse 18 austritt, in den Spalt zwischen Rotor 1 und Kern 2 gelangt und wie es radial nach außen über die Phasenverbindungen 22 durch die Öffnungen 15 und 12 und weiter zum Zentralrahmen 3 strömt.

Es wird nun auf Figur 2 Bezug genommen, in der eine Draufsicht des Endrahmens dargestellt ist und aus der der gleiche Grundaufbau ersichtlich ist, jedoch mit einem unterschiedlichen Strömungspfad, um aufzuzeigen, daß der Hauptpfad, dem die heißen Gase folgen, welche zurückkommen, um in die vertikalen Rohrkühler 24 zu gelangen, entlang der Seiten der dynamo-elektrischen Maschine verläuft. Die Kühler 24 "befinden sich innerhalb der Endrahmen 4, so daß die heißen zurückkehrenden Gase so umgelenkt werden, daß sie durch vertikale Wärmetauscherröhren 25 innerhalb des Kühlers 24 gelangen. Die Kühlerleitwände 24a erstrecken sich zwischen den Leitwänden 13 und 17 und dienen in Verbindung mit den Seiten des Kühlers 24 dazu, den Strom des heißen zurückkehrenden Gases zu leiten.

Die Kühlgaseinlassöffnungen 15 sind in gleicher Weise angeordnet, d.h. um einen Teil des Umfanges auf dem zentralen Rahmen 3, um die Seitenteile desselben jedoch befinden sich die heißen Gasauslassöffnungen 26 ud 27. Die Seitenrohrleitungen 8a für die heißen Gase und die oberen und unteren Leitröhren 8 für die kalten Gase sind in vorteilhafter Weise durch .Leitwände 28, wie aus Figur 3 ersichtlich, getrennt. Die Leitwände 28 erstrecken sich axial entlang des Zentralrahmens 3 zwischen dem Kern 2 und den Abdeckplatten 3a von einem Ende zum anderen Ende des Rahmens 3 an vier Punkten um den Umfang des Zentralrahmens. Die Leitwände 28 begrenzen die heißen und kühlen Gase auf ihre geeigneten Strömungspfade innerhalb des Rahmens 3. Die Leitwände 29 erstrecken sich axial entlang des Bndrahmens von einem Ende zum anderen desselben und zwisohen d©n Zentralrahmfnabdeokpl&tten 3a und Bndrahmenabdeckplatttn 30, so daß der innere Aufbau des Bndraßinens 4 in heiSo LeItrage^ereichβ 51 tm4 'kalt· I^ittmgabereiche 32 aufgeteilt wis?d. -6-

0098U/1:

Figur 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Verbindung 6, die den primären Verbindungspunkt zwischen dem Rahmen 3 und dem Endrahmen 4 bildet. Die Verbindung 6 "besitzt ein kreisförmiges T-Teil 33, das sich in der Abdeckplatte 3a befindet und fest damit verbunden ist, um eine gasdichte Konstruktion zu bilden. Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung besteht darin, daß eine Nahtschweißung, die mit 34 bezeichnet ist, hergestellt wird. In dem radial sich erstreckenden Teil 4a des Endrahmens befindet sich eine kreisförmige Nut 35, die die verschiedensten Querschnittsformen aufweisen kann, die jedoch hier T-förmig ausgebildet ist. Beim Zusammenbau auf der Montagestelle befinden sich die Dichtungsmittel 36 in der Nut und es wird eine fortlaufende kreisförmige Nahte chv/eißung bei 37 aligebracht, um einen gasdichten Aufbau zu gewährleisten. Segmentförmige Klemmelement^ 38 mit Bolzen 39 und Muttern 40 sind an bestimmten Punkten um den Umfang angebracht, um die Verbindung zwischen dem Zentralrahmen 3 und dem Endrahmen 4 noch weiter zu verstärken .

Im folgenden wird die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung näher beschrieben. Der Transport von der Fabrik wird durchgeführt, indem der Zentralrahmen 3 zusammen mit dem Kern 2 und getrennt vom Endrahmen 4 verladen wird. Demzufolge muss ein Eisenbahn-Tiefladewagen zum Transport des Zentralrahmens mit den gegenwärtigen Abmessungen der großen Generatoren vorgesehen sein. Am Installationsort wird der Aufbau des vollständigen Generators durchgeführt, indem die Endrahmen über die Enden des Zentralrahmens derartig geschoben werden, daß das Kühlrohrsystem in beiden Rahmen in der richtigen Weise angeordnet ist. Sodann wird eine einzige kreisförmige Nahtschweißung bei 37 durchgeführt und es werden außen an die Abdeckplatten, wo es notwendig erscheint, zusätzliche Verbindungselemente angebracht.

Der zuvor beschriebene Rahmen einer dynamo-elektrischeη Ma schine stellt oomit eine wesentliche Verbesserung der bisher

bekannten Anordnungen dar.

Pur den Zusammenbau an der Baustelle ist nur eine minimale Anzahl der Hauptteile vorhanden, da nur zwei Endstücke mit dem Zentralrahmen verbunden werden.

Der Zusammenbau der zwei Endrahmen 14 wird an der Baustelle mit minimalen Schweißarbeiten durchgeführt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu erblicken, daß keine äußeren Kühlkanäle vorhanden sind.

0098U/1200

Claims

Patentansprüche

M.jDynamo-elektrische Maschine mit einem Rotor und Stator, der einen Kern umfasst, sowie Wicklungen, die innerhalb eines Rahmens befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus einem länglichen Zentralteil (3) besteht, das einen überwiegend kreisförmigen Querschnittsumrise besitzt und den Kern sowie den Rotor enthält, wobei das Zentralteil (3) und der Kern (2) einen dazwischen befindlichen Raum für das Kühlgas begrenzen, und mindestens ein ringförmiges Endteil (4) einen größeren Durchmesser als das Zentralteil (3) aufweist, das über ein Ende des Zentralteils geschoben' ist und mit diesem durch eine kreisförmige Verbindung (6) an einer Stelle, die von dem Ende desselben entfernt ist, verbunden ist, um einen gasdichten Statorrahmen zu bilden.

2. Dynamo-elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gaskühler (24) in mindestens einem Endteil (4) angeordnet sind.

3. Dynamo-elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der kreisförmigen Verbindung zwischen dem ^entralteil (3) und dem Endteil (4) Dichtungselemente (6,14) vorgesehen sind, um einen gasdichten Statorrahmen zu bilden. ·

4. Dynamo-elektrische Maschine nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Verbundung (6) ein kreisförmiges T-Teil (33) umfasst, das in einer Abdeckplatte (3a) des Zentralteils (3) angeordnet und damit verbunden ist und eine kreisförmige Nut (35) in einem sichradial erstreckenden Teil (4a) des Endrahmens (4) eich befindet, wobei ein Dichtungselement (36) in der Fut (35) angeordnet iet und eine fortlaufende kreisförmige Schweißnaht awieohen dem radial sich erstreckenden Teil (4a) und de« T-Ttil (33) hergestellt ist.

009844/1200,

"a"

.5. Dynamo-elektrische Mas.chine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das Kühlmittelgas entlang des. oberen und unteren Teils des gasdichten Statorrahmens mit Hilfe axial sich erstreckender Leitwände und Rohrleitungen
geführt ist.

6. Dynamo-elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße zurückkehrende Gas hauptsächlich entlang den Seiten des gasdichten Statorrahmens mit Hilfe axial sich erstreckender Leitwände und Rohrkanäle geführt ist.

009844/1200