DE2333621B2

DE2333621B2 - Rotorwickelkopfabstutzung fur eine schnellauf ende elektrische Maschine, insbesondere Turbogenerator

Info

Publication number: DE2333621B2
Application number: DE2333621A
Authority: DE
Inventors: Karl 6800 Mannheim Blank
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1979-11-15
Also published as: SE403223B; NL7408645A; JPS5033401A; SE7408674L; FR2236300A1; IT1015612B; GB1474439A; DE2333621A1; FR2236300B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotorwickelkopfabstützung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Abstützung ist z.B. aus der DE-PS 23 499 bekannt.

Die zahlreichen bekannten Rotorwickelkopfabstüt- r> zungen mit fliegender Rotorkappe bestehen sämtlich aus einem kräftigen zylindrischen Ring, der mit seinem einen Ende am Rotorballen aufgeschrumpft ist. Die Konstruktionen unterscheiden sich im wesentlichen in der Befestigung und Fixierung der Rotorkappen auf w dem Rotorballer, die z. B. durch Sprengringe oder eingesetzte Gewinderinge oder verklammernde Ringteile erfolgt. Die bekannten, der Rotorwickelkopfabstützung dienenden Rotorkappen besitzen jedoch sämtlich den Nachteil, daß ihr massiver, die Zentrifugalkräfte des ¥> Wickelkopfes aufnehmender Kappenring eine erhebliche Eigenbelastung durch die auf die eigene Masse wirkende Zentrifugalkraft aufweist. Bei der oben erwähnten Wickelkopfbefestigung nach der DE-PS 23 499 besieht die auf den Rolorkörper aufgesetzte μ Rotorkappe aus übereinander geschichteten Teilkappen dünner Wandstärke, deren jede durch vorausgegangene Kaltreckung verfestigt ist. Diese Unterteilung in mehrere übereinander liegende Teilkappen wird deshalb vorgenommen, um das Ergebnis des Kaltreckens in i>5 Form einer Festigkeitssteigerung der Teilkappen zu optimieren. Es handelt sich bei der bekannten Anordnung jedoch nicht um eine fliegende Rotorkappe.

In der DE-AS 10 28 676 ist eine Einrichtung an elektrischen Maschinen zur Abstützung von Spulcnteilen mittels Isolierkörpern beschrieben und dargestellt. Zwischen den bewegten, mit einer Isolierung versehenen Spulenteilen und den abstützenden, keiner Bewegung unterworfenen Teilen sind geschichtete, durch Kunstharz vereinigle Isolierzwischenlagen eingeschaltet und wenigstens die an die bewegten Spulenieile angrenzende Schicht ist auf der Außenseite mit einer Polyfluoräthylenschicht versehen.

In der DE-AS 1146185 ist eine Sicherung gegen axiale Verschiebung der Wicklungskappen an Läufern elektrischer Maschinen enthalten, die durch Ringnuten und nach innen ragende Vorsprünge realisiert ist, die in die Ringnuten eingreifen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die bekannten Rotorwickelkopfabstützungen mit einem Kappenring in der Hinsicht zu verbessern, düß deren Masse und damit auch die durch die Eigenmasse bedingten hohen Zentrifugalkräfte verkleinert werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale.

Durch die Auflösung der Rotorkappe in mehrere Konstruktionselemente ist es möglich, Werkstoffkombinationen anzuwenden, wobei den einzelnen Ringen jeweils Aufgaben zugewiesen werden können, die ihren spezifischen Eigenschaften entsprechen. Die Werkstoff-

qualität jedes Ringes kann seinen Beanspruchungsbedingungen angepaßt werden.

Bei einer Ausbildungsform der Erfindung besteht der äußere Ring aus Titan.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der äußere Ring aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff. Dabei kann der aus Kohlefaserwerkstoff bestehende äußere Ring am Innenmantel durch ein unmagnetisciies Blech armiert sein.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der aus KohlefaserverbundwerkstotT bestehende äußere Ring axial unterteilt ist und die Sitze für die Teile des äußeren Ringes abgestuft sind.

Das Aufziehen des äußeren Ringes kann wie oben angegeben erfolgen. Bei dem aus Kohlefaserverbundwerkstoff bestehenden äußeren Ring wird jedoch zweckmäßigerweise eine Aufweitung des äußeren Ringes durch Pratten vorgenommen. Dabei ist der innere Ring an seiner Außenfläche mit für die Heranführung des flüssigen Druckmediums erforderlichen Einführungsbohrungen und Nuten versehen.

Zur axialen Sicherung der Rotorkappe ist der innere Kappenring an der dem Rotorballen zugewandten Seite mit einer Außenverzahnung versehen, die sich mit der Teilung der Rotorzahnköpfe deckt. Die Stoßstelle zwischen Rotorballen und innerem Ring ist durch einen Bajonettring überdeckt, der über den inneren Ring durch die Verzahnungslücken einfahrbar ist. Nach Verdrehen des Bajonettrings um eine halbe Nutteilung erfolgt eine Verriegelung zwischen Rotorballen und $o innerem Ring der Rotorkappe. Auch der Bajonettrin«; wird zweckmäßigerweise aus antimagnetischem Stahl hoher Festigkeit hergestellt. Dabei kann der Bajonettring an den zu verspannenden Zahnkopfteilen einen radialen und axialen Schrumpfsitz aufweisen. Bei einteiligen Rotorkappen ist eine ähnliche Anordnung bereits durch das DGbm 17 53 706 bekannt.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die zu Gegenständen der Unteransprüche gemacht sind, ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielcn. Es /.«.igt

F i g. 1 die Rotorkappe im Schnitt mit innerem und äußerem Kappenring und dem Bajonettring,

F i g. 2 die Rotorkappe ohne äußeren Ring,

Fig. J einen Ausschnitt aus Fig. I und /war den Bajonettring zur axialen Verankerung der Rotorkappe am Ballen im eingebauten Zustand,

Fig.4 den Bajonettquerschnitt mit seiner Verzahnung,

Fig.5 die Ballenendpartie mit Kappensitz und hinterdrehtem Zahnkopf für den Eingriff des Bajonettringes,

F i g. 6 einen Axialschnitt durch den Bajonettring und die Rotorzahnköpfe, der die Überdeckung der Zahnansätze beider Teile zeigt,

F i g. 7 die Verzahnung am ballenseitigen Ende des inneren Kappenringes durch die die Verzahnung des Bajonettringes beim Einbau hindurchgeführt wird,

Fig.8 einen aufgepratteten, aus Kohlefaserverbundwerkstoff bestehenden äußeren Ring mit Nuten zum Aufpratten an der Oberfläche des inneren Ringes,

Fig.9 einen äußeren Ring beim Aufpratten mit Einführungsbohrungen für ein flüssiges Druckmittel am inneren Ring,

F i g. 10 einen aus Kohlefaserverbundwerkstoff bestehenden äußeren Ring mit einer Armierung aus unmagnetischem Werkstoff am '. nenmantel im montierten Zustand und

Fi g. 11 einen aus Kohlefaserverbundwerkstoff bestehenden äußeren Ring mit einer Armierung aus unmagnetischem Werkstoff am Innenmantel beim Auf?'ehvorgang.

In den Zeichnungen ist mit 1 die Rotorkappe, mit 1.1 der innere und mit 1.2 der äußere Ring der Rotorkappe 1 bezeichnet. Ein weiterer Ring, der auf den Innenring 1.1 aufgeschrumpft ist, der sogenannte Bajonettring ist mit 2 bezeichnet. 3 ist der Rotorballen mit Rotorzahnköpfen 3.1. Der innere Ring 1.1 ist mit einer Außenverzahnung 1.3 versehen, die die gleiche Teilung hat wie die Rotcrzahnköpfe 3.1. Beim Zusammenbau stehen dann jeweils ein Zahn der Außenverzahnung 1.3 einen der Rotorzahnköpfe 3.1 gegenüber. Die beiden werden über die Zahnansätze 2.1 und die Schulter 2.2 des Bajonettringes 2 axial miteinander verspannt.

Ferner ist der innere Ring 1.1 mit Nuten 1.4 versehen, die mit einer Einführungsbohrung 1.5 für die Einführung des Druckmittels zum Aufpratten verbunden sind. Beim Tratten wird durch die Einführung eines flüssigen Druckmittels, z. B. Drucköl, der innere Ring 1.1 zur Aufweitung des äußeren Ringes 1.2 unter Druck gesetzt, so daß sich der äußere Ring 1.2 ohne Erwärmung auf das ballenseitige Ende des inneren Ringes 1.1 aufschieben läßt. Der aus Kohlefaserverbundwerkstoff bestehende äußere Ring 1.2 ist durch ein unmagnetisches Blech 1.6 armiert.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotorwickelkopfabstützung für eine schnellaufende elektrische Maschine, insbesondere Turbogenerator, mittels einer den Wickelkopf umfiissenden, aus antimagnetischem Material hoher Festigkeit bestehenden Rotorkappe, deren äußeres Ende die Welle mit Spiel umgibt, wobei die den Wickelkopf umfassende Rotorkappe aus mindestens zwei konzentrischen Teilringen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß deren innerer, aus i:inem gut bearbeitbaren antimagnetischen Material hoher Festigkeit hergestellter Ring (1.1) auf das Rotorballenende aufgeschrumpft und mit einer Sicherung gegen eine axiale Verschiebung versehen ist; und is daß der den inneren Ring (1.1) umschließende äußere Ring (1.2) aus einem weniger gut bearbeitbaren unmagnetischen Material sehr große Festigkeit und geringer Masse oder aus einem unmagnetischen Materfei mit einem großen Quotienten von Festigkeit zu spezifischem Gewicht besteht und als Bandagenring auf den inneren Ring (1.1) aufgezogen ist, und daß die Rotorwickelkopfabstützung als fliegende Rotorkappe (1) ausgebildet ist.

2. Rotorwickelkopfabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (1.2) aus Titan besteht.

3. Rotorwickelkopfabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (1.2) aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff besteht w

4. Roto, tvickelkopfabstützung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, d::¹} der aus Kohlefaserverbundwerkstoff bestehende äußere Ring (1.2) am Innenmantel durch ein unmr ;netisches Blech (1.6) armiert ist. 3»

5. Rotorwickelkopfabstützung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aus KohleTaserverbundwerkstoff bestehende äußere Ring (1.2) axial unterteilt ist und die Sitze für die Teile des äußeren Ringes (1.2) abgestuft sind.

6. Rotorwickelkopfabstützung nach »inem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (1.2) auf den inneren Ring (1.1) aufgeprattet ist, wobei der innere Ring (1.1) die zur Heranführung des flüssigen Druckmediums erforderlichen Einführungsbohrungen (1.5) und Nuten (1.4) aufweist

7. Rotorwickelkopfabstützung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung gegen axiale Verschiebung der Rotorkappe (1) aus einer Außenverzahnung (U) am inneren Ring (1.1) an der Rotorballenseite besteht, die sich mit der Teilung der Rotorzahnköpfe (3.1) deckt, und daß diese Stoßstellen zwischen Rotorballen (3) und innerem Ring (1.1) der Rotorkappe (1) durch einen Bajonettring (2) überdeckt ist, der über den inneren Ring (1.1) durch die Verzahnungslücken einfahrbar ist und nach Verdrehen um eine halbe Nutteilung eine Verriegelung zwischen Rotorballen (3) und innerem Ring (1.1) herstellbar ist.

8. Rotorwickelkopfabstützung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bajonettring (2) aus antimagnetischem Stahl hoher Festigkeit besteht.

9. Rotorwickelkopfabstützung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß der Bajonettring (2) an den zu verspannenden Zahnkopfteilen einen radialen und axialen Schrumpf aufweist.