DE2332700C3 - Kupplung zwischen einem eine Erregerwicklung aufweisenden Läufer und einer Erregermaschinen- oder Schleifringwelle - Google Patents
Kupplung zwischen einem eine Erregerwicklung aufweisenden Läufer und einer Erregermaschinen- oder SchleifringwelleInfo
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Description
trennenden Verbindungen möglich, wobei darüber hinaus
unvermeidbare Kühlmittelundichtigkeiten an den lösbaren Verbindungsstellen keinen Einfluß auf die Betriebssicherheit
des supraleitenden Generatorläufers haben.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüch^i genannt.
An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispieien
nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeijt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Generatorläufer und die Erregermaschinenwelle mit der erfindungsgemäßen
Kupplungsstelle,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Kupplungsbereich in verg-ößcrtem Maßstab.
F i g. 3 einen Querschnitt durch die Läuferwelle entsprechend der Schnittlinie HI-IU nach F i g. 2 und
F i g. 4 einen Querschnitt durch die Erregermaschinenwelle entsprechend der Schnittlinie IV-IV nach
F ig· 2.
In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch die Läuferwelle
und die Erregermaschinenwelle mit der Kühlmittelzuführung gezeigt, wobei die obere Hälfte der Zeichnung
einen um etwa 45° aus der Zeichenebene herausgeklappten Schnitt entspricht. Der Läufer des Generators
ist dabei als Trommelläufer 1 ausgebildet. Der Trommelläuferinnenraum 2 ist zur besseren Wärmedämmung
evakuiert. Die supraleitende Erregerwicklung 3 ist auf der Innenseite eines gesonderten Zylinders 4 angeordnet,
der mit dem Außengehäuse I des Trommelläufers kraftschlüssig verbunden ist. An die hohle
Läuferwelle 5 schließt sich über die Kupplung 6 die Erregermaschinenwelle 7 an, die den Erregeranker 8
und die Diodenräder 9 trägt. Es ist aber auch eine Übertragung des Erregerstromes über Schleifringe
möglich. Das flüssige, tiefgekühlte Kühlmittel in Form von Helium strömt von der Eintrittskammer 10 eines
Kühlmitte'anschlußkopfes ti über den zuführenden Kühlmittelkanal 12 in der Achse der Erregermaschinenwelle
7 und der Läufcrwellc 5 zum turbinenseitigen Wickelkopf 13 der Erregerwicklung 3 und von hier in
parallelen Zweigen durch die einzelnen Spulenwindungen und verläßt vom erregerseitigen Wickelkopf 14
den Läufer 1 über einen zum Kühlmittelkanal 12 konzentrischen, ringförmigen Kühlmittelkanal 15. Über
einen anschließenden ringförmigen Kühlmittelkanal 16 in der Erregermaschinenwelle 7 gelangt das aufgewärmte
Helium in eine Kühlmittelaustrittskammer 17 des Kühlmittelanschlußkopfes 11 und wird von dort der
Kältemaschine zugeleitet.
Wie bereits ausgeführt, sind alle Hohlräume des Trommelläufers 1 sowie ein die Kühlmittelkanäle 12
und 15 in der Läuferwelle 5 umschließender Hohlraum 50 evakuiert. Mit Hilfe eines Dehnungskompensators
18, an dessen senkrecht zur Generatorachse liegenden Stirnplatte 19 das äußere, den Kühlmittelkanal 15 bildende
Rohr 20 der Läuferwelle 5 eingesetzt ist, sind diese evakuierten Räume an der Kupplung 6 vakuumdicht
verschlossen, da dieser Dehnungskompensator 18 mit der Kupplungshälfte 21 des Läufers 1 verschweißt
ist.
In der erregerseitigen Kupplungshälfte 22 ist nunmehr
ein Hohlraum 23 vorgesehen, der über einen koaxialen Kanal 24 mit einer Leckabsaugkammer 25 im
Kühlmittelanschlußkopf 11 in Verbindung steht. Wie noch näher erläutert v/ird, können damit über Undichtigkeiten
an der Kupplungsstelle austretende Kühlmittelmengen sicher abgesaugt werden.
Die Erregerstromzule'ttungen 26 — von denen wegen
der Schnittlag" nur die untere gezeigt ist — sind als Hohlleiter ausgebildet. Diese Zuleitungen 26 sind dabei
in einem Führungsrohr 27 angeordnet, das auf der einen Seite in dem mit Helium gefüllten Läuferwickclkopfraum
28 des erregerseitigen Wickelkopfes 14 mündet und auf der anderen Seite mit der Stirnplatte 19 des
Dehnungskompensators 18 verbunden ist. Damit ist eine vollständige Trennung der Vakuumräume 2 des
Läufers von den Stromzuleitungen 26 erreicht. Durch die Bohrung 29 der Erregerstromzuleitungen 26 tritt
vom Läuferwickelkopfraum 28 Helium ein und verläßt diese am erregerseitigen Ende 30 und wird über den
Ringkanal 24 in die Leckabsaugkammer 25 geleitet. Die durch die Erregerstromzuleitungen 26 fließende Heliummenge
ist mittels nicht näher dargestellter Drosseln derart abgestimmt, daß sich am Ende 30 der Erregerstromzuleitung
26 etwa Raumtemperatur einstellt, so daß beim Durchströmen derselben das Helium durch
Erwärmung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeführt wird.
In F i g. 2 ist der Kupplungsbereich selbst in vergrößertem
Maßstab dargestellt. Dabei ist in Ergänzung zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 noch ein zweiter
Kühlmittelkreislauf vorgesehen, der beispielsweise zur Kühlung eines in F i g. 1 nicht näher dargestellten und
die erregerwicklung 3 umschließenden Kälteschildes dient. Der innere Kühlkreislauf mit den der Hin- und
Rückleitung dienenden Kühlmittelleitungen 12 und 15 wird mit Helium von etwa 4,2° K betrieben. Der äußere
Kühlkreislauf mit den ebenfalls der Hin- 31 und Riickleitung dienenden Kühlmittelleitungen 31 und 32 liegt
auf etwa 50 bis 70° K bewirkt die Kühlung des genannten Kälteschildes. Da diese beiden Kühlkreisläufe auf
sehr unterschiedlichen Temperaturen liegen, werden sie durch evakuierte Ringkanäle 33 in der Läuferwelle 5
und 34 in der Erregermaschinenwelle 7 voneinander isoliert. Die Verbindungsstellen der Kühlmittelkanäle
sind dabei im eigentlichen Bereich der Kupplung 6 als einander muffenförmig übergreifende Steckverbindungen
35, 36, 37 und 38 ausgeführt. Dabei übergreift beispielsweise das Rohr 40 des läuferseitigen zuführenden
Kühlmittelkanal 12 im Kupplungsbereich das Ende des entsprechenden Rohrs 41 des erregerseitigen Kühlmittelkanals
12 und das äußerste Rohr 42 des rückführenden Kühlmittelkanals 32 — wobei dieses äußere Rohr
42 an die Stirnplatte 19 des Dehnungskompensators 18 angeschlossen ist- — das Ende des äußeren Rohrs 43 in
der Erregermaschinenwelle. Die Abdichtung dieser jeweils sich konzentrisch übergreifenden Steckverbindungen
35 bis 38 erfolgt durch zwischengelegte Dichtringe 44, die in bekannter Weise auch in Nuten einer
der Steckverbindungsteile eingelegt werden können. Diese Abdichtungen lassen sowohl das Kuppeln und
Entkuppeln als auch Axialdehnungen an den Rohren zu. Die völlige Abdichtung des evakuierten Trommelläuferinnenraumes
2 und des Hohlraumes 50 erfolgt — wie bereits beschrieben — durch den Dehnungskompensator
18; somit hat das Abkuppeln der Erregermaschinenwelle 7 keinerlei Einfluß auf die Abdichtung des
Läufers. Darüber hinaus gewährleistet der Dehnungskompensator 18 die axiale Beweglichkeit der die Kühlmittelkanäle
bildenden Rohre.
Das nach der Erfindung vorgeschlagene Führungsrohr 27 für die Erregerstromzuleitungen 26 vereinfacht
die Kupplungskonstruktion beträchtlich. Dieses Führungsrohr 27 ist ebenfalls mit der Stirnplatte 19 des
Dehnungskomper ,.ttors 18 verbunden und trennt somit
die Erregerstromzuleitung 26 vollständig von dem evakuierten Trommelläuferinnenraum 2. Darüber hinaus
erfolgt- eine Heliumabdichtung der Erregerstromzuleitung 26 im Kupplungsbereich ebenfalls durch Dichtringe
46 und 47, die in das aufgeweitete oder verdickte Ende des Führungsrohres 27 eingelegt oder in Nuten
eingebettet sind und eine Abdichtung gegenüber den Erregerstromzuleitungen 26 übernehmen. Die Trennstelle
dieser Zuleitungen 26 ist dabei im Kupplungsbereich als Steckkontaktverbindung 45 ausgebildet.
Die Erregerstromzuleitungen 26 sind im Führungsrohr 27 axial verschiebbar gelagert, wobei Wärmedehnungen
von den elektrischen Steckkontakten 45 aufgenommen werden. Der innere Dichtring 46 übernimmt
dabei die Heliumabdichtung zum Läuferwickelkopfraum 28, während der äußere Dichtring 47 zur Abdichtung
des durch die Axialbohrung 29 der Erregerstromzuleitung 26 strömenden Kühlmittels an den Steckkontakten
45 dient.
An allen beweglichen Dichtungen muß mit Leckagen gerechnet werden, die aber bei der vorgesehenen Anordnung auf die Betriebssicherheit des Läufers keinen Einfluß haben. Sämtliche durch die lösbaren Steckverbindungen 35 bis 38 sowie Steckkontakten 45 im Hohlraum 23 der Kupplung anfallenden Heliumleckagen
An allen beweglichen Dichtungen muß mit Leckagen gerechnet werden, die aber bei der vorgesehenen Anordnung auf die Betriebssicherheit des Läufers keinen Einfluß haben. Sämtliche durch die lösbaren Steckverbindungen 35 bis 38 sowie Steckkontakten 45 im Hohlraum 23 der Kupplung anfallenden Heliumleckagen
ίο werden durch den ringförmigen Kanal 24 in die Leckabsaugkammer
25 abgeführt.
Der Hohlraum 23 der Kupplung selbst ist nach außen in den beiden Kupplungshälften 21 und 22 durch zusätzliche
Dichtringe 48 abgedichtet, was wegen der ruhenden Flanschdichtungen keinerlei Schwierigkeiten
bedingt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Kupplung zwischen einem eine Erregerwicklung aufweisenden Läufer eines elektrischen Generators
und einer Erregermaschinen- oder Schleifringweiie mit lösbaren elektrischen, hydraulischen
und mechanischen Verbindungsstellen, wobei die elektrischen Verbindungsstellen als axial bewegliche,
achsparallele Steckkontakte zur Verbindung von Erregerstromzuleitungen ausgebildet sind und
die hydraulischen Verbindungsstellen Kühlmittelkanäle
miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Läufer mit einer supraleitenden, durch ein flüssiges tiefgekühltes Kühlmittel
gekühlten Erregerwicklung die hydraulischen Verbindungsstellen als axial bewegliche, achsparallele
Steckverbindungen ausgebildet sind und daß im Innern einer der Kupplungshälften (21, 22) ein gegenüber
der Außenatmosphäre gasdichter Hohlraum (23) vorgesehen ist, in dem die elektrischen
Mild hydraulischen Steckverbindungen {35 bis 38) angeordnet sind, und daß der Hohlraum (23) über
einen koaxialen Kanal (24) in der Erregermaschinen- oder Schleifringwelle (7) mit einer am anderen
Ende der Welle angeordneten, diese umschließenden Leckabsaugkammer (25) in Verbindung steht.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die hydraulischen Steckverbindungen lur Verbindung der Kühlmittelkanäle (12, 15; 31,
32), die durch konzentrische Rohre (40, 41; 20; 42) ausgeführt sind, muffenförmig ausgebildet und mit
Dichtringen (44) axial beweglich abgedichtet sind.
3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen konzentrischen Kühlmittelkanäle
(12,15; 31,32) durch dazwischenliegende evakuierte Ringkanäle (33, 34) voneinander wärmeisolierend
getrennt sind.
4. Kupplung nach einein der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Errsgerstromzuleitungen
(26) radial außenliegend zu den Kühlmittelkanälen (12,15; 31, 32) angeordnet und als Hohlleiter
ausgebildet sind, die an ihrem einen Ende mit dem vom Kühlmittel durchströmten Wickelkopfraum
(28) des Läufers (1) und mit ihrem anderen Ende mit dem Kanal (24) zu der Leckabsaugkammer
(25) in Verbindung stehen.
5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerstromzuleitungen (26) in
der Läuferwelle (5) jeweils von einem gesonderten Führungsrohr (27) umgeben sind, das im Kupplungsbereich
gegen den Steckkontakt (45) durch Dichtungsringe (46,47) abgeschlossen ist.
6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die läuferseitigen Steckverbindungshälfte (21) des äußeren kühlmittelkanalbildcndcn
Rohres (20 bzw. 42) und daß die Erregerstromzuleitungen (26) umgebende Führungsrohr (27) durch
einen diese aufnehmenden, im Hohlraum (23) der Kupplung (6) angeordneten Dehnungskompensator
(18) mit der l.äuferwelle (5) vakuumdicht und axialbeweglich verbunden sind.
7. Kupplung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstimmung der
Kühlmittelmenge in den Erregerstromzuleitungen (26) Drosseln angeordnet sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zwischen einem eine Erregerwicklung aufweisenden Läufers
eines elektrischen Generators und einer Erregermaschinen- oder Schleifringwelle mit lösbaren elektrisehen,
hydraulischen und mechanischen Verbindungsstellen, wobei die elektrischen Verbindungsstellen als
axial bewegliche, achsparallele Steckkontakte zur Verbindung von Erregerstromzuleitungen ausgebildet sind
und die hydraulischen Verbindungsstellen Kühlmiuelkanäle miteinander verbinder-
Eine derartige Kupplung ist aus der DT-AS 12 69 236
bekannt. Dabei weisen die Erregerstromzuleitungsenden der einen Kupplungshälfte eingeschraubte Kontaktbolzen
auf. deren Enden in entsprechende Bohrungen der Erregerstromzuleitungsenden der anderen
Kupplungshälfte nach Zusammenfügen der Kupplung eingreifen. Diese Kontaktbolzen sind dabei hohl ausgeführt
und werden von einem Kühlmittel durchströmt, so daß diese elektrische Verbindungsstelle gleichzeitig
als hydraulische Verbindungsstelle für das Kühlmittel dient. Die Rückleitung des aufgewärmten Kühlmittels
erfolgt dabei in einer axialen Ausnehmung zwischen den beiden Erregerstromzuleitungen. Die Steckkontakte
und die Kontaktbolzen können dabei gleichzeitig Wärmedehnungen der Leiter in axialer Richtung aufnehmen
und ausgleichen. Mit einer derartigen Ausbildung der Kupplung ist es also möglich, lösbare Verbindungen
für die Erregerstromzuleitungen, die Kühlmittelzuunu
-ableitungen sowie für die mechanische WeI-lenverbindung
gleichzeitig zu schaffen, wobei eine Abdichtung nach außen noch durch zusätzliche, in die
Kupplungsflansche eingelegte Diditringe erfolgt.
Bei Turbogeneratorläufern mit supraleitender Erregerwicklung, bei der ein liefgekühltes Kühlmittel mit
besonders hohem Diffusionsvermögen und einer Temperatur von etwa 4° K verwendet wird, ergeben sich
jedoch zusätzliche Schwierigkeiten, da Kanäle in den Erregerstromzuleitungen allein nicht ausreichen, um
dieses Kühlmittel zu führen und da außerdem die lösbaren Verbindungen der Kühlmittelzu- und -ableitungskanäle
praktisch absolut dicht sein, trotzdem aber die relativ großen axialen Relativbewsgungen der Kühlmittelleitungen
sowie der Erregerstromzuleitungen an der Kupplungsstelle aufnehmen müssen. Außerdem müssen
zusätzliche Abschirmmaßnahmen für den von außen nach innen eintretenden Wärmefluß geschaffen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, die auf einfache Weise alle
die vorgenannten Bedingungen erfüllt und absolut betriebssicher ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Kupplung der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch gelöst
daß bei einem Läufer mit einer supraleitenden, durch ein flüssiges, tiefgekühltes Kühlmittel gekühlten Erregerwicklung
die hydraulischen Verbindungsstellen ali axial bewegliche, achsparallele Steckverbindungen ausgebildet
sind und daß im Inneren einer der Kupplungs hälften ein gegenüber der Außenatmosphäre gasdich
ter Hohlraum vorgesehen ist, in dem die elektrischer und hydraulischen Steckverbindungen angeordnet sine
und daß der Hohlraum über einen koaxialen Kanal ii der Erregermaschinen- oder Schleifringwelle mit eine
am anderen Ende der Welle angeordneten, diese um
*5 schließenden Leckabsaugkammer in Verbindung steht.
Durch diese Anordnung aller Dichtungs- und Verbin
dungsstellen in einem Hohlraum" J^r Kupplung ist ein
einfache Trennung aller an der Kuyplungsstelle aufzi
Priority Applications (7)
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DE19732332700 DE2332700C3 (de) | 1973-06-27 | Kupplung zwischen einem eine Erregerwicklung aufweisenden Läufer und einer Erregermaschinen- oder Schleifringwelle | |
CH814174A CH573182A5 (de) | 1973-06-27 | 1974-06-14 | |
FR7422303A FR2235518B1 (de) | 1973-06-27 | 1974-06-26 | |
SU7402049410A SU564834A3 (ru) | 1973-06-27 | 1974-06-26 | Электрический генератор |
JP49073211A JPS5036904A (de) | 1973-06-27 | 1974-06-26 | |
GB2865474A GB1456116A (en) | 1973-06-27 | 1974-06-27 | Generator rotor and shaft assembly calendar rolls |
US05/644,632 US4155019A (en) | 1973-06-27 | 1975-12-29 | Coupling assembly for mutually coupling a generator rotor having a superconductive exciter winding and a shaft carrying exciter current leads |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732332700 DE2332700C3 (de) | 1973-06-27 | Kupplung zwischen einem eine Erregerwicklung aufweisenden Läufer und einer Erregermaschinen- oder Schleifringwelle |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2332700A1 DE2332700A1 (de) | 1975-01-09 |
DE2332700B2 DE2332700B2 (de) | 1975-06-12 |
DE2332700C3 true DE2332700C3 (de) | 1976-01-29 |
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