DE2362406C3 - Wickelkopfabstützung für einen Turbogenerator großer Leistung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Statorwickelkopfabstützung für einen Turbogenerator großer Leistung, bei dpm Hip WinkplLnnfp Tuncnhpn ρϊπργπ Ηργ I JlffsnalK^ite»

zugewandten inneren Ring und einem äußeren Ring eingespannt sind und der äußere Ring über elastische Elemente mit einem weiteren, an Bauteilen des MaschinengehäustS befestigten Abstütznng verbunden ist. Eine solche Anordnung ist aus der DT-AS Ϊ4 63 796 bekannt

Bei elektrischen Maschinen mit großer Eisenlänge macht sich der verschieden große Ausdehnungskoeffizient von Kupfer und Eisen sowie die verschiedenen Betriebstemperaturen von Blechpaket und Maschinen-

gehau im Betrieb dadurch unangenehm oemerkbar.

daß zwischen Blechpaket und Wicklungsstäben eine Wärmedehnungsdifferenz bis zu 5 mm auftreten kann. Bei einer starren Befestigung des Wickelkopfes am Blechpaket können die Wickelkopfabstützungen die Bewegung der Wickelköpfe gegenüber dem Blechpaket nicht mitmachen. Daher besteht dann die Gefahr, daß die gesamte Bewegung in der Stabisolation erfolgt und sich die Isolationshülle vom Stabkupfer loslöst Als Folge hiervon ergeben sich Luft-, Gaseinschlüsse oder Brechen der Isolation, die zu Glimmerscheinungen und diese wiederum zu Überschlägen führen. Es kann .luch zur Lockerung der Abstützelemente im Wickelkopf führen.

Zur Kompensierung der ungleichen Ausdehnung und zur Erleichterung der axialen Verschiebbarkeit der Wickelköpfe bei Erwärmung der Wicklung sieht die oben erwähnte Anordnung nach der DT-AS 14 63 796 zwischen einem äußeren Stützring und der Innenfläche des axial nach außen konisch ausgebildeten, axial geteilten Gehäuses Anzugskeiie auf, die gegen iie Stirnseite eines Abstützringes mittels Federn abgestützi sind. Zwischen den Anzugskeilen und dem Stützring sind Gleitkeile vorgesehen. Der äußere Stützring ist außerdem über in axialer Richtung wirkende Federn mit dem am Maschinengehäuse befestigten Abstützring verbunden. Diese Federn sollen die Rückführung des Stützringes beim Abkühlen der Maschine in axialer Richtung unterstützen. Bei dieser bekannten Einrichtung treten jedoch sfhr erhebliche Reibungskräfte zwischen dem Stützring und den Anzugskeilen auf, die die Lebensdauer der Wicklung ungünstig beeinflussen.

Bei einer weiteren Anordnung nach der DT-PS Π 97 971 sind die Wickelköpfe mittels Zuglaschen zusammengehalten und mittels einstellbarer Keile auf Äbsiüizwinkein gelagert Der Wickelkopf ist über nur in axialer Richtung nachgiebige Elemente einerseits auf der Preßplatte des Statoreisens und andererseits auf dem Ende des Generatorgehäuses so abgestützt, daß er sich in axialer Richtung reibungslos verschieben kann, in radialer und tangentialer Richtung jedoch fest gehalten ist Dazu ist das Wickelkopfpaket einerseits über radial verlaufende, ebene Federblätter an der Preöplatte des Statoreisens und andererseits über ebensolche Federblätter am Ende des Generatorgehäuses abgestützt Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch nachteilig, daß die Montage und insbesondere die Einpassung der Federblätter sehr arbeitsaufwendig ist

Es ist weiterhin eine Wickelkopfhalterung für die Statorwicklung einer elektrischen Maschine mit einer Faßwicklung — bei welcher der Wickelkopf also hohl kegelförmig ausgebildet ist — bekannt bei dem die sjhräg zur Statorachse verlaufenden Leiterstücke des VVickelkopfes in isolierende Zwischenlagen relativ zum Statorkern verschiebbar gelagert sind (US-PS 30 89 048). Bei dieser bekannten Anordnung sind an der mit dem Blechpaket verbundenen Preßplatte Haltenincfsarme vorgesehen, die ein I .anglnrh von rechteckigem Querschnitt aufweisen, in die ein mit dem Abstützwinkel fest verbundener, im Querschnitt quadratischer Verbindungsbolzen verscniebbar angeordnet ist, womit eine axiale Bewegung des Wickelkopfes: gegenüber der mit dem Biecnpaket fest verbundenen Preßplatte möglich ist Aber auch diese bekannte Anordnung ist im Aufbau sehr aufwendig und die Montage bereitet erhebliche Schwierigkeiten.

Schließlich ist aus der DT-AS 12 86 198 eine Anordnung zur Abstützung der Stirnverbindungen der

Ständerwicklung elektrischer Maschinen großer axialer Länge mit einem den Wickelkopf versteifenden Stützring und einer zwischen dem Stützring und der Innenfläche des Maschinengehäuses angeordneten, federnd gelagerten Einrichtung ζ-τ Erleichterung der axialen Verschiebung der Wickelköpfe bei Erwärmung bekannt Dabei ist diese Einrichtung so ausgebildet daß der Stützring sich gegenüber der Innenfläche des Maschinengehäuses axial bewegen kann, jedoch radial festgehalten ist, wobei ein axial geteiltes Maschinengehäuse vorgesehen ist Dabei sind in Lagerkörpera gelagerte RoK'.;örper vorgesehen, die zwischen der Außenfläche des Stützringes und der Innenfläche des Maschinengehäuses als zugehörige Rollbahnen angeordnet sind. Die Lagerkörper sind mittels Federn in Richtung auf die Rollbahn im kalten Zustand nur so weit angehoben, daß zwischen den Roükörperr; \ der Rollbahn ein derart bemessenes geringes Spi.-· vorhanden ist das bei betriebswarmer Maschine durch Wärmedehnung des Stützringes in .-jdialer Richtung aufgehoben ist. Diese bekannte inrichtung erlaubt zwar eine optimale Aus-Vnnungsmöglichkeit des Wickelkopfes gegenüber dem Jechpaket bzw dem Maschinengehäuse, ist jedoch mit Rücksicht auf die vielen Einzelelemente und deren nicht ganz einfacher Montage in der Herstellung teuer.

Die oben beschriebenen Wickelkopfabstützmgen besitzen sämtlich relativ große radiale Abmessungen, was insbesondere bei vierpoligen Turbogeneratoren nachteilig ist da bei solchen Generatoren wegen der größeren Läuferdurchmesser und die begrenzten Abmessungen für den Gehäusedurchmesser wenig Platz in radialer Richtung zur Verfugung steht

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Einrichtungen zu verbessern und eine WickeSccpfabstüizüRg zu schaffen, die kleine Abmessungen in radizier Richtung aufweist einfach im Aufbau ist wenige Einzelbauelemente aufweist und leicht zu montieren ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Wickelkopfabstützung erfindungsgemäß darin, daß zwischen der geneigt zu der Maschinenachse verlaufenden, dem Wickelkopf zugewandten Räche des Abstützringes und der äußeren, parallel zur Maschinenachse verlaufenden Fläche des äußeren Ringes mindestens ein im Querschnitt trapezförmiges, aus einem gummielastischen Material bestehendes Bauelement vorgesehen ist

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist fernerhin vorgesehen, daß das im Querschnitt trapezförmige gummielastische Bauelement konzentrisch und ringförmig zu dem äußeren Ring ausgebildet ist Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind anstelle eines ringförmigen Bauelementes mehrere am Umfang des Abstützringes gleichmäßig verteilt angeordnete Segmente vorgesehen. Unter Segmente sollen hier kreisrängsektorförmige Bauelemente verstanden werden.

Schließlich sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Erhöhung der Elastizität des elastischen Bauelementes bzw. der Segr-iente an ihrer dem äußeren Ring zugewandten Fläche mehrere, in axialer Richtung nebeneinander angeordnete, in Hin fangsrichtung verlaufende Einschnitte vorgesehen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist schließlich der Abstützring so gestaltet, daß in einer Ausnehmung seiner der Maschinenachse zugewandten Partie das elastische Bauelement angeordnet ist, und

daß zwischen der inneren Fläche der Restpartie des Abstützringes und der äußeren Fläche des äußeren Ringes nur ein kleiner Spalt vorhanden ist Im Falle eines Kurzschlusses kann sich dann der äußere Ring so weit durchbiegen, daß unter Zusammenpressung des elastischen Elementes dieser Ring direkt an dem Abstützring zum Anliegen kommt womit dieser die Restkräfte aufzunehmen in der Lage ist.

Zur Aufnahme von im Kurzschlußfalle auftretenden in tangentialer Richtung wirkenden Kräften können entsprechend einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung in Bohrungen der Außenfläche des äußeren Ringes in radialer Richtung verlaufende Stifte eingesetzt sein, die in axiale Nuten von starren Bauelementen eingreifen, die jeweils zwischen den elastischen Segmenten angeordnet sind.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die zu Gegenständen der Unteransprüche gemacht sind, ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einem Schnitt durch das Gehäuse eines Turbogenerators mü der erfindungsgemäßen Wickelkopfabstützung,

F i g. 2 einen Ausschnitt aus der F ι g. 1.

F i g. 3 einen weiteren Ausschnitt aus der F i g. 2 mit in radialer Richtung angeordneten Stiften und

Fig.4 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Wickelkor fabstützung entsprechend der Erfindung.

In den Zeichnungen ist mit 1 das Gehäuse eines 1üiLr-ö~>^ierat°rs, mit 2 das Lagerschild oder ein Zwischenstück zwischen Lagerschild und Gehäuse bezeichnet, während mit 3 das Blechpaket mit 4 der Wickelkopf, mit 5 der äußere Ring, mit 6 der Abstützring, mit 7 das elastische Bauelement und mit 8 der innere Ring bezeichnet sind. Der Abstützring 6 ist über ein weiteres ringförmiges Bauelement an einen im Maschinengehäuse angeordneten Ring 9 befestigt der auch die Preßplatten 10 und das Blechpaket 3 trägt Der Abstützring 6 weist an seiner inneren, dem äußeren Ring 5 zugewandten Fläche eine Ausnehmung auf. deren innere Fläche 6.1 zur Maschinenachs schräg verläuft Diese Ausnehmung geht in einen senkrecht vei laufenden Absatz 6.2 über und dieser in eine zur Maschinenachse parallele zylindrische Räche. Der anschließende Teil des Abstützringts 6 ist im inneren Durchmesser nur unwesentlich größer als der Außendurchmesser des äußeren Ringes 5. Ir. der Innenfläche des elastischen Bauelementes 7 sind in axialer Richtung nebeneinander mehrere im Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte 73 vorgesehen. Diese dienen der Erhöhung der Elastizität in axialer Richtung. Bei der in Fig.2 dargestellten Wickelkopfabstützung ist das elastische Bauelement 7 ais geschlossener Ring ausgebildet

Im Austührungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 sind die elastischen Bauelemente 7 als mehrere kreisringsektorförmige Segment·.: 13 an der Außenfläche 5.2 des äußeren Ringes 5 gleichmäßig verteilt angeordnet In den Zwischenräumen am Umfang des äußeren Ringes 5 sind weiterhin ebenfalls kreisringsektorförmige, jedoch starre Bauelemente 12 vorgesehen, die mit in axialer Richtung veriaufenJen Nuten 12.1 verseben sind. An dcr Außenfläche 5.2 des äußeren Ringes 5 sind in radialer Richtung verlaufende Bohrungen 5.1 vorgesehen, in die Stifte 11 eingesetzt sind, die wiederum in die Nuten 12.1 der starren Bauelemente 12 eingreifen (siehe F i g. 4).

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   Ϊ. Statorwickelkopf abstützung für einen Turbogeneratorgroßer Leistung, bei dem die Wickelköpfe zwischen einem der Luftspaltseite zugewandten inneren Ring und einem äußeren Ring eingespannt sind und der äußere Ring über elastische Elemente mit einem weiteren, an Bauteilen des Maschinengehäuses befestigten Abstützring verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der geneigt zu der Maschinenachse verlai fenden, dem Wickelkopf zugewandten Fläche (b 1) des Abstützringes (6) und der äußeren, parallel zur Maschinenachse verlaufenden Räche (5.2) des äußeren Ringes (5) mindestens ein im Querschnitt trapezförmiges, aus einem gummielastischen Material bestehendes Bauelement (7) vorgesehen isL
2. 2. Wickelkopfabstützung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß das im Querschnitt trapezförmige gummielastische Bauelement (7) konzentrisch und ringförmig zu dem äußeren Ring (5) ausgebildet ist.
3. 3. Wickelkor^rabstützung nach Anspruch 1, d? durch gekennzeichnet, daß die im Querschnitt trapezförmig ausgebildeten, gummielastischen Bauelemente (7) als am Umfang des Abstützringes (6) gleichmäßig verteilt angeordnete Segmente (13) ausgebildet sind (F i g. 4).
4. 4. Wickelkopfabstützung nac.i Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Bauelement (7) bzw. die Segmente (13) an ihrer dem äußeren Ring (5) zugewandten Fläche mehrere, in axialer Richtung nebeneinander angeordnete, in Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte (73) aufweisen (F i g. 2).
5. 5. Wickelkopfabstützung nach tönern der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geksnn? :ichnet, daß der Abstützring (6) an seiner der sviaschinenachse zugewandten Partie eine Ausnehmung aufweist, in der das elastische Bauelement (7) bzw. die Segmente (13) angeordnet sind, und daß zwischen der inneren Fläche der Restpartie des Abstützringes (6) und der Außenfläche (5.2) des äußeren Ringes (5) nur ein kleiner Spalt vorhanden ist.
6. 6. Wickelkopfabstützung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Bohrungen (5.1) der Außenfläche (5Λ) des äußeren Ringes (5) in radialer Richtung verlaufende Stifte (11) eingesetzt sind, die in axiale Nuten (12.1) von starren Bauelementen (12) eingreifen, die jeweils zwischen den elastischen Segmenten (13) angeordnet sind (F i g. 3 und 4).