DE2253687C3

DE2253687C3 - Direkt flüssigkeitsgekühlter Läufer einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE2253687C3
Application number: DE2253687A
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Karlowitsch Sippol
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-02
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2253687B2; DE2253687A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen direkt flüssigkeitsgekühlten Läufer einer elektrischen Maschine mit einer aus Hohlleitern aufgebauten Läuferwicklung mit innerhalb der Läuferwelle und des Läuferballens angeordneten Kühlflüssigkeitszufuhr- und -abführleitungen, die mit mindestens einer Verteilerkammer und mit mindestens einer Abführkammer eines Kühlflüssigkeitssammlers in Verbindung stehen, in die die Hohlleiter über in dem Kühlflüssigkeitssammler ausgebildete Axialkanäle münden, die bis an dessen axial außenlicgende Stirnseite geführt sind und dort mittels jeweils eines Stopfens verschlossen sind, wobei auch die Verteiler- und Abführkammern von außen über Stopfen verschließbar sind. Ein derartig direkt flüssigkeitsgekühlter Läufer ist aus der DE-OS 20 64 692 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung sitzt der Kühlflüssigkeitssammler auf der Läuferwelle und er selbst sowie alle Verbindungsstellen der Flüssigkeitskanäle sind den Läuferschwingungen unterworfen, was die Gefahr des vorzeitigen Undichtwerdens mit sich bringt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausbildung betrifft die Zugänglichkeit der Abdichtungen, da die Stopfen nur den Zugang zu den Dichtelementen in den xiüikäfiäien eröffnen, während die Dichtelemente sn den Kühlflüssigkeitszufuhr- und -abführleitungen der Läuferwelle unzugänglich bleiben bzw. nur unter Demontage des Läuferendes zugänglich werdea

Aus der DE-OS 14 88 708 ist ein mit freifliegenden Wickelkopfkappen versehener Läufer bekannt, bei dem der Kühlflüssigkeitssammler an dem freien Ende einer der Wickelkopfkappen befestigt ist Auch bei dieser bekannten Ausbildung ist jedoch keine Befreiung des Flüssigkeitskühlsystems von Vibrationen erreicht. Hier ist ein durch eine Ausdrehung der Welle gebildeter Ringkanal sowohl mit den Verteiler-Ringleitungen des Kühlflüssigkeitssammlers über besondere Kanäle verbunden, als auch mit den elektrischen Hohlleitern über weitere Kanäle. Über diese Verbindungskanäle werden ¹S die Schwingungen der Läuferwelle auf den Ringkanal übertragen, wodurch wiederum deren Abdichtung in Frage gestellt ist.

Hinzu kommt, daß die Dichlungs- und Isolierelemente sowohl in den Kühlflüssigkeitszufuhr- und -abführleitungen des Läufers, als auch im Bereich innerhalb der Wickelkopfkappe gelegen sind, wodurch auch hier die Zugänglichkeit leidet und Inspektionen überhaupt nur nach erheblichen Demontagearbeiten möglich werden, welche wiederum die Abdichtung in Mitleidenschaft

²S ziehen. Für diese bekannte Ausbildung ist auch eine große Anzahl von Verbindungsstellen zwischen stromleitenden und isolierenden Elementen charakteristisch, welche zum großen Teil an schwer zugänglicher Stelle gelegen sind.

Wenn man berücksichtigt, daß die bei Drehzahlen von bis zu 3000 U/min in der Kühlflüssigkeit wirkenden Fliehkräfte zu Drücken bis 200 at führen, so ist zu sehen, daß für die Zuverlässigkeit des Turbogenerators die Abdichtung des Kühlsystems von entscheidender Bedeutung ist, sowie für Inspektionen und Reparaturen eine leichte Zugänglichkeit der Dichtstellcn erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mithin, einen Läufer der gattungsmäßig vorausgesetzten Bauart zu schaffen, bei dem sämtliche Dichtungsstellen zwischen den in dem Kühlflüssigkeitssammler mündenden Rohren und diesem auf einfache Weise zugänglich sind und wobei eine wirksame Schwingungsentkopplung des Kühlflüssigkeitssammlers von der Welle erreicht ist.

Diese Aufgabe wird bei einem direkt flüssigkeitsgekühlten Läufer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem mit freifliegenden Wickelkopfkappen versehenen Läufer mit an dem freien Ende einer der Wickelkopfkappen befestigtem Kühlflüssigkeitssammler die Verteilerkammer und die Abführkammer an der der Läuferwelle zugewandten lnnenumfangsfläche des Kühlflüssigkeitssammlers angeordnet sind, die einerseits über weitgehend radial innerhalb des Kühlflüssigkeitssammlers verlaufende Bohrungen mit den die Hohlleiter verlängernden Axialkanälen und andererseits über axial weitgehend längs der gesamten Wickeikopfkappenlänge frei verlaufende Rohre mit den innerhalb der Lüuferwelle und des Läuferballens angeordneten Kühlflüssigkeitszuführ- und -abführleitungen in Verbindung stehen, wobei die axial verlaufenden Rohre ebenfalls von der axial außenliegenden Stirnseite des Kühlflüssigkeitssammlers zugänglich sind.

Es ist zweckmäßig, wenn die axial verlaufenden Rohre in Nuten der Läuferwelle untergebracht sind.

Bei der vorgeschlagenen Ausbildung sind keine Abdichtungen der Radialkanäle notwendig und vorhanden

und die Stopfen eröffnen den Zugang zu allen Dichtungsstellen und es können die einzelnen Dichtungselemente ausgewechselt werden, ohne daß die Dichtheit der anderen Elemente leidet, die keiner Auswechslung bedürfen. Weiterhin können keine Biegungen und Vibrationen der Läuferwelle auf den Kühlflüssigkeitssammler übertragen werden und die Verbindungsstellen sind nicht der Gefahr des Undicht Werdens ausgesetzt. Damit ist die Zuverlässigkeit des Turbogenerators wesentlich erhöht.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Längsschnitt durch ein Läuferende mit einem Kühlflüssigkeitssammler, dessen Verteiler- und Abführkammern in verschiedenen Querebenen liegen,

F i g. 2 den Längsschnitt durch einen Kühlflüssigkeitssammler, dessen Verteiler- und Abführkammer in der gleichen Querebene liegen,

F ig. 3 den Schnitt gemäß 11II11 aus F ig. 2.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausbildung hat der Läufer 1 eine Wicklung aus voneinander durch Zwischenlagen 3 isolierten blanken Hohlleitern 2. Die Hohlleiter 2 der Wicklung sind in das aktive Eisen 4 des Läufers 1 eingebettet und ragen zum Teil daraus hervor. An je zwei Hohlleitern 2 des aus dem aktiven Eisen 4 hervorragenden Wicklungsteils sind mit dem Kühlflüssigkeitssammler 6 über die Axialkanäle 7 verbundene Stutzen 5 befestigt. Der Kühlflüssigkeitssammler 6 ist an der freiliegenden Wickelkopfkappe 8 angeordnet, die mit :hrer Seite 9 am aktiven Eisen 4 des Läufers befestigt und gegen Längsbewegungen durch eine Mutter IO und einen Keil 11 gesichert ist.

Der Kühlflüssigkeitssammler 6 weist außer den Axialkanälen 7 auch eine Verteilerkammer 12 und eine Abführkammer 13 auf, die in Form von ringförmigen Hohlräumen ausgeführt sind. Die Verteilerkammer 12 und die Abführkammer 13 haben Verbindung mit den Axialkanälen 7 über in den Radialebenen des Kühlflüssigkeitssammlers 6 liegende Bohrungen 14.

Die Verteilerkammer 12 und die Abführkammer 13 haben mit den Kühlflüssigkeitszufuhr- und -abfuhrleitungen 15 der Welle 16 des Läufers 1 über längs verlaufende Rohre 17 Verbindung, deren eine Enden 18 an die Leitungen 15 am Fuß 19 des Kernes aus aktivem Eisen 4 und deren andere Enden 20 an öffnungen 21 der Verteilerkammer 12 bzw. der Abführkammer 13 angeschlossen sind.

Die beiden Enden 18 und 20 jedes der Rohre 17 sind durch Einlagen 22 und 23 abgedichtet. Die Axialkanäle

>o 7 reichen bis an die vom Läufer abgewandte Stirnfläche 24 des Kühlflüssigkeitssammlers und ihre Enden sind durch Verschlußschrauben 25 und 26 bzw. im Kühlflüssigkeitssammler durch Stopfen 27 verschlossene Öffnungen.

Der vorstehend beschriebene Kühlflüssigkeitssammler wird bei einer Läuferwicklung mit abwechselnden Druck- und Abfluß-Leitungsenden eingesetzt. Falls die aus dem aktiven Eisen des Läuferkernes herausragenden Druck- und Abfluß-Leitungsenden zu Bündeln zusammengefaßt sind, von denen jedes ausschließlich Druck- oder Abfluß-Leitungsenden enthält, wird ein Kühlflüssigkeitssammler 6a gemäß F i g. 2 und 3 eingesetzt, der sich dadurch unterscheidet, daß die Verteilerkammern 12a und die Abführkammern 13a in einem ringförmigen Hohlraum 28 des Kühlflüssigkeitssammlers 6a liegen, der durch radiale Zwischenwände 29 in die Kammern 12a und 13a bildende Abschnitte getrennt ist.

Die Kühlflüssigkeit gelangt aus den Kühlflüssigkeitszuführ- und -abführleitungen 15 der Welle 16 in die Rohre 17 und von dort in die Verteilerkammer 12 oder 12a und strömt durch die Bohrungen 14 oder 14a in die Axialkanäle 7 oder 7a. Dann gelangt sie durch die Stutzen 5 in die Hohlleiter 2 der Wicklung des Läufers 1 und durchströmt diese. Der Rücklauf der Kühlflüssigkeit geschieht in entsprechender Weise.

Der Zugang zu den Isolier- und Dichtungsteilen des Kühlflüssigkeitssammlers erfolgt durch ein einfaches Abschrauben der Verschlußschrauben 25, 26 und der Stopfen 27.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Direkt flüssigkeitsgekühlter Läufer einer elektrischen Maschine mit einer aus Hohlleitern aufgebauten Läuferwicklung mit innerhalb der Läuferwelle und des Läuferballens angeordneten Kühlflüssigkeitszufuhr- und -abführleitungen, die mit mindestens einer Verteilerkammer und mit mindestens einer Abführkammer eines Kühlflüssigkeitssammlers in Verbindung stehen, in die die Hohlleiter über in dem Kühlflüssigkeitssammler ausgebildete Axialkanäle münden, die bis an dessen axial außenliegende Stirnseite geführt sind und dort mittels jeweils eines Stopfens verschlossen sind, wobei auch die Verteiler- und Abführkammarn von außen über Stopfen verschließbar sind, dadurchgekennzeichnet, daß bei einem mit freifliegenden Wikkelkopfkappen (8) versehenen Läufer (1) mit an dem freien Ende einer der Wickelkopfkappen (8) befestigtem Kühlflüssigkeitssammler (6; 6a) die Verteilerkammer (12; 12a) und die Abführkammer (13: 13a) an der der Läuferwelle (16) zugewandten Innenumfangsfläche des Kühlflüssigkeitssammlers (6; 6a) angeordnet sind, die einerseits über weitgehend radial innerhalb des Kühlflüssigkeitssammlers verlaufende Bohrungen (14) mit den die Hohlleiter (2) verlängernden Axialkanälen (7) und andererseits über axial weitgehend längs der gesamten Wickelkopfkappenlänge frei verlaufende Rohre (17) mit den innerhalb der Läuferwelle und des Läuferballens angeordneten Kühlflüssigkeitszufuhr- und -abführleitungen in Verbindung stehen, wobei die axial verlaufenden Rohre (17) ebenfalls von der axial außenliegenden Stirnseite des Kühlflüssigkeitssammlers (6; 6a) zugänglich sind.

2. Direkt flüssigkeitsgekühlter Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Rohre (1.7) in Nuten der Liuferwelle (16) untergebracht sind.