DE2016261B2 - Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine großer Leistung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gasgekühlte dynamoelektrische Maschine großer Leistung mit einem abschnittsweise radial und von Kühlgas durchströmten Stator, mit einem Statorgehäuse, das aus einem ringförmigen Mittelabschnitt, in dem der Stator über radiale, von axial verlaufenden kühlgasdurchströmten ersten Leitungsrohren durchsetzte Platten an einem Außenmantel abgestützt ist, wobei die Platten und der Außenmantel Teil des Küiilsystems sind, und aus einem ringförmigen Endabschnitt besteht, der einen größeren Außendurchmesser als der Mittelabschnitt besitzt und aus einem ersten und zweiten Teil besteht, wovon der erste Teil des Endabschnittes zusammen mit der Oberfläche des Außenmantels eine kühlgasdurchströmte Ringkammer bildet und der anschließende axial außerhalb des Statorbereiches beginnende zweite Teil des Endabschnittes zwei Gaskühler und einen Ventila-

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25 tor enthält, durch den das Kühlgas durch die Gaskühler und durch zumindest einen Teil der ersten Leitungsrohre zu den radial durchströmten Kühlabschnitten des Ständers förderbar ist. Eine derartig gasgekühlte dynamoelektrische Maschine ist aus der FR-PS 13 3 t 866 bekannt.

Bei dynamoelektrischen Maschinen großer Leistung stellt der Transport wegen der außerordentlichen Dimension ein Problem dar, da diese mit zunehmender Leistung, welche durch den erhöhten Elektrifizierungsbedarf gefordert wird, immer größer werden. Ein Weg, dieses Problem zu lösen, wobei die Rahmengröße und die Leistung steigen kann und dennoch ein Eisenbahntransport auf Tiefladern möglich ist, besteht darin, den Statorrahmen in Teilen zu transportieren. Eine im Prinzip teilbare dynamoelektrische Maschine ist in der GB-PS 6 81077 beschrieben. Bei den bekannten Maschinen insgesamt ist jedoch nachteilig, daß bei einem Transport in Teilen am Aufstellungsort der Maschine eine Vielzahl von Verbindungen hergestellt werden muß, was insbesondere für das Kühlsystem gilt, wodurch die Montagearbeiten sehr erschwert werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine gasgekühlte dynamoelektrisehe Maschine zu schaffen, die in Teilen transportierbar ist, ohne daß umfangreiche Montagearbeiten zur Herstellung eines funktionstüchtigen Kühlsystems erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird bei einer gasgekühlten dynamoelektrischen Maschine großer Leistung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Endabschnitt über dem Mittelabschnitt gleitend verschiebbar ist, daß im Bereich des ersten Teils des Endabschnittes innerhalb des Mantels erste Leitwände und außerhalb des Mantels zweite Leitwände zur Unterteilung der Ringkammer in mit den ersten Leitungsrohren in Verbindung stehende Gaseinströmungsabschnitte und mit zweiten Leitungsrohren in Verbindung stehende Gasausströmungsabschnitte angeordnet sind, wobei die zweiten Leitungsrohre in axialer Richtung die Platten durchsetzen und an bestimmten Stellen des Ständerumfanges das erwärmte Kühlgas aus dem Ständer sammeln und den Gaskühlern zuführen, und daß die Gaskühler seitlich des zweiten Teils des ringförmigen Endabschnittes im Bereich des Gasausströmungsabschnittes vertikal angeordnet sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß am Aufstellungsort der dynamoelektrischen Maschine nur die Mittel- und Endabschnitte miteinander verbunden zu werden brauchen, so daß die Montage mit minimalen Schweißarbeiten und ohne zeitraubende Verbindungen einzelner Kühlgasleitungen oder sonstiger Hilfseinrichtungen durchgeführt werden kann.

Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils einer dynamoelektrischen Maschine, aus der ein Endabschnitt im zusammengebauten Zustand ersichtlich ist;

F i g. 2 eine geschnittene Seitenansicht, die ebenfalls einen Endabschnitt im zusammengebauten Zustand wiedergibt;

Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fi g. 1 mit Blick in axialer Richtung, aus der das innere

Leitungssystem ersichtlich ist und

F i g. 4 eine vergrößerte Schnittansicht der Umfangsverbindung zwischen den Mittel- und Endabschnitten.

In Fig. 1 ist ein Teil einer dynamoelektrischen Maschine großer Leistung, wie beispielsweise ein mit Wasserstoff gekühlter Generator, der mit einem Dampfturbinengeneratorsatz in Verbindung steht, dargestellt, welcher einen Rotor 1 aufweist, der innerhalb der zylindrischen Bohrung des Statorblechpaketes 2 drehbar ist. Das Statorblechpaket 2 ist innerhalb des in Mittelabschnittes 3 des Stators koaxial gelagert. Für die Abdeckung des Mittelabschnittes 3 ist ein Außenmantel 3a vorgesehen. Die Endabschnitte 4 sind über die Enden des Mittelabschnittes 3 geschoben und erstrecken sich in axialer Richtung über einen Teil desselben. Die i> Endabschnitte 4 weisen einen größeren Durchmesser als der Mittelabschnitt 3 auf. Entlang der Achse des Mittelabschnittes 3 sind im Abstand voneinander Generatorstützen 5 angeordnet, die für den Generator während des Zusammenbaus in der Fabrik ein Fundament bilden.

Wie insbesondere aus dem geschnittenen Teil in Fig. 1 ersichtlich ist, ist der über den Mittelabschnitt 3 geschobene Endabschnitt 4 mit ihm an einer Umfangsverbindung 6 verbunden. Ein Teil des Kühlsystems, das .'■> bei großen dynamoelektrischen Maschinen gewöhnlich ein Gaskühlsystem ist, bildet einen Teil der Leitungen im Mittelabschnitt 3. Der größte Teil des Leitungssystems und der Gasströmung im Mittelabschnitt 3 ist an sich bekannt. Die axiale Länge des Mittelabschnittes 3 μ jedoch, über die ein Endabschnitt 4 geschoben ist, ist so ausgebildet, daß iie mit den Teilen des Kühlrohrsysiems im Endabschnitt 4 zusammenpaßt und diese verbindet. Eine sich radial erstreckende erste ringförmige Platte 7 ist zwischen dem Statorblechpaket 2 und dem r> Außenmantel 3a auf dem Mittelabschnitt angeordnet, wo sich die Umfangsverbindung 6 befindet. Innere Platten 27a sind ähnlich wie die Platten 7 ausgebildet und bilden beide Leitkanäle und Stützelemente für den Mittelabschnitt 3 und das Statorblechpaket 2. Die oberen und unteren Leitungsrohre 8 für das Kühlgas sind in der Platte 7 um einen Teil ihres Umfanges angeordnet. Eine zweite ringförmige Platte 9 befindet sich axial außen von der ersten Platte 7 und dient zur Trennung der kalten Gasleitungen von den heißen -n Gasleitungen. Zwischen den ersten und zweiten Platten 7 und 9 ist eine sich axial erstreckende Umfangswand 10 angeordnet, so daß der Kühlgasstrom in die richtigen Leitungen gelenkt werden kann. An den äußeren Enden des Mittelaschnittes 3 ist eine äußere Umfangswand 11 '<» angeordnet, die ebenfalls dazu dient, den Kühlmittelstrom zu leiten und zu führen. An den äußeren Enden des Mittelabschnittes 3 sind auf einem Teil seines Umfangs in Umfangsrichtung beabstandete Kühlmitteleinlaßöffnungen 12 im Außenmantel 3a angeordnet. v,

In Fig. 1 ist ferner der innere Aufbau des Endabschnittes 4 dargestellt, aus der die Schnittansicht des Kühlgasströmurigsbereiches zu entnehmen ist. Wie zuvor erwähnt, besitzt der Endabschnitt 4 einen größeren Durchmesser als der Mittelabschnitt 3, damit wi er mit einem Teil des Generatorkühlsystems zusammenpaßt. Eine radiale ringförmige Platte 13 verläuft radial derart, daß sie sich von dem Ende des Mittelabschnittes 3 bis zu dem Innendurchmesser des Endabschnittes 4 erstreckt. Bei 14 sind Mittel zur Verbindung der Platte m 13 mit dem Mittelabschnitt 3 vorgesehen. In einem Teil der Platte 13 sind Kühlgaseinlaßöffnungen 15 vorgesehen. Der übrige Aufbau des Generatorendabschnittes ist üblich, wobei die Platte 17 derart angeordnet ist, daß sie das Kühlgas zum Lüfter 18 leitet, der sich an jedem Ende des Rotors 1 befindet. Der Statorwicklungsstab 19, das kreisförmige Sammelrohr 20 für das flüssige Kühlmittel, der kreisförmige Flanschring 21, die Phasenverbindungen 22 und das Lager und Auflager 23 sind in bekannter Art angeordnet. Die Richtungspfeile in F i g. 1 zeigen den Strömungspfad des Kühlgases wie es aus dem Lüfter 18 austritt, in den Spalt zwischen Rotor 1 und Statorblechpaket 2 gelangt und wie es radial nach außen über die Phasenverbindungen 22 durch die öffnungen 15 und 12 und weiter zum Mittelabschnitt 3 strömt.

In F i g. 2 ist der gleiche Grundaufbau gezeigt, jedoch mit einem unterschiedlichen Strömungspfad, um aufzuzeigen, daß der Hauptpfad, dem die zurückströmenden heißen Gase folgen, um in die vertikalen Gaskühler 24 zu gelangen, entlang der Seiten der dynamoelektrischen Maschine verläuft. Die Gaskühler 24 befinden sich innerhalb der Endabschnitte 4, so daß die heißen zurückkehrenden Gase so umgelenkt werden, daß sie durch vertikale Wärmeaustauscherröhren 25 innerhalb des Kühlers 24 gelangen. Die Kühlerleitwände 24a erstrecken sich zwischen den Platten 13 und 17 und dienen in Verbindung mit den Seiten des Kühlers 24 dazu, den Strom des erwärmten zurückströmenden Gases zu leiten.

In der gleichen Weise wie die Kühlgaseinlaßöffnungen 12 in Fig. 1, d. h. um einen Teil des Umfanges auf dem Mittelabschnitt 3, sind auch die Auslaßöffnungen 26, 27 für die erwärmten Gase angeordnet, sie befinden sich jedoch an den Seitenteilen des Endabschnittes. Die seitlichen Leitungsrohre 8a für die heißen Gase und die oberen und unteren Leitungsrohre 8 für die kalten Gase sind in vorteilhafter Weise durch erste Leitwände 28 getrennt, die aus Fig. 3 ersichtlich sind. Diese Leitwände 28 erstrecken sich axial entlang dem Mittelabschnitt 3 zwischen dem Statorblechpaket 2 und dem Außenmantel 3a von einem Ende ganz oder teilweise zum anderen Ende des Abschnittes 3 an vier Punkten um dessen Umfang herum. Die Leitwände 28 begrenzen die kalten und erwärmten Gase auf ihre zugehörigen Strömungspfade innerhalb des Mittelabschnittes 3. Zweite Leitwände 29 erstrecken sich axial entlang dem Endabschnitt 4 von einem Ende zum anderen desselben und zwischen dem Außenmantel 3a des Mittelabschnittes 3 und dem Außenmantel 30 des Endabschnittes 4, so daß der innere Aufbau des Endabschnittes 4 in heiße Leitungsbereiche 31 und kalte Leitungsbereiche 32 aufgeteilt ist.

Fig.4 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Umfangsverbindung 6, die den Hauptverbindungspunkt zwischen den Abschnitten 3 und 4 bildet. Die Umfangsverbindung 6 wird von einem T-förmigen Umfangsteil 33 gebildet, das an dem Außenmantel 3a angeordnet und mit diesem fest verbunden ist, um eine gasdichte Konstruktion zu bilden. Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung besteht darin, daß Schweißnähte 34 vorgesehen werden. In dem sich radial erstreckenden Teil 4a des Endabschnittes 4 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 Dichtungsmittel 36 in der Nut 35. Zur Gewährleistung eines gesdichten Aufbaus wird eine fortlaufende Umfangsschweißnaht bei 37 zusätzlich angebracht. Segmentförmige Klemmelemente 38 mit Bolzen 39 und Muttern 40 sind an bestimmten Punkten des Umfanges angebracht, wodurch die Verbindung zwischen dem

Mittelabschnitt 3 und dem Endabschnitt 4 noch weiter verstärkt wird.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der dynamoelektrischen Maschine gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Der Transport von der Fabrik wird durchgeführt, indem der Mittelabschnitt 3 zusammen mit dem Statorblechpaket 2 und getrennt von den Endabschnitten 4 verladen wird. Demzufolge muß ein Eisenbahn-Tiefladewagen zum Transport des Mittelabschnittes mit den gegenwärtigen Abmessungen der großen Generatoren vorgese hen sein. Am Montageort wird der Aufbau de; vollständigen Generators durchgeführt, indem di« Endabschnitte in der Weise über die Enden de; Mittelabschnittes geschoben werden, daß das Kühlrohr system in beiden Abschnitten richtig angeordnet ist Sodann wird eine einzige Umfangsschweißnaht 3i durchgeführt. Außen an die Außenmäntel könner irgendwelche zusätzliche Verbindungselemente ange

Hi bracht werden, wo es notwendig erscheint.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine großer Leistung mit einem abschnittsweise radial und von Kühlgas durchströmten Stator, mit einem Statorgehäuse, das aus einem ringförmigen Mittelabschnitt, in dem der Stator über radiale, von axial verlaufenden kühlgasdurchströmten ersten Leitungsrohren durchsetzte Platten an einem Außenmantel abgestützt ist, wobei die Platten und der Außenmantel Teil des Kühlsystems sind, und aus einem ringförmigen Endabschnitt besteht, der einen größeren Außendurchmesser als der Mittelabschnitt besitzt und aus einem ersten und zweiten Teil besteht, wovon der erste Teil des Endabschnittes zusammen mit der Oberfläche des Außenmantels eine kühlgasdurchströmte Ringkammer bildet und der anschließende axial außerhalb des Statorbereiches beginnende zweite Teil des Endabschnittes zwei Gaskühler und einen Ventilator enthält, durch den das Kühlgas durch die Gaskühler und durch zumindest einen Teil der ersten Leitungsrohre zu den radial durchströmten Kühlabschnitten des Ständers förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt über dem Mittelabschnitt gleitend verschiebbar ist, daß im Bereich des ersten Teils des Endabschnittes innerhalb des Mantels (3a) erste Leitwände (28) und außerhalb des Mantels (3a) zweite Leitwände (29) zur Unterteilung der Ringkammer in mit den ersten μ Leitungsrohren (8) in Verbindung stehende Gaseinströmungsabschnitte und mit zweiten Leitungsrohren (%a) in Verbindung stehende Gasausströmungsabschnitte angeordnet sind, wobei die zweiten Leitungsrohre (Sa) in axialer Richtung die Platten ;s durchsetzen und an bestimmten Stellen des Ständerumfanges das erwärmte Kühlgas aus dem Ständer sammeln und den Gaskühler (24) zuführen, und daß die Gaskühler (24) seitlich des zweiten Teils des ringförmigen Endabschnittes im Bereich des Gasausströmungsaoschnittes vertikal angeordnet sind.

2. Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung (35, 36) an der Umfangsverbindung (6) zwischen dem Außenmantel (3a,)und dem ersten Teil Vi des ringförmigen Endabschnittes (4) angeordnet ist.