DE2411933C3 - Verfahren zur Befestigung der Wicklung in den Nuten des Rotors eines Turbogenerators durch Einlegen eines aufblasbaren Rohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung der Wicklung in den Nuten des Rotors eines Turbogenerators gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 19 28 759 bekannt.

In der DE-OS 19 28 759 ist bei einer elektrischen Maschine vorgesehen, zwischen der Wicklung und dem Nutenkeil ein an seinen Enden offenes aufblasbares flexibles Rohr einzulegen, welches danach unter Druck mit einem aushärtbaren Kunststoff ausgefüllt wird. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß eine Festlegung der Wicklung erzielt wird, ohne daß die Nutenkeile mit großer Kraft in die Nuten eingetrieben werden müssen, sondern mit leichtem Gleitsitz in die Schlitze am oberen Ende der Nuten eingeschoben werden können. Da die aufblasbaren, an ihren Enden zunächst offenen flexiblen Rohre nur mit unter geringem Druck stehenden Kunststoff aufgeblasen werden können — anderenfalls würden die Rohre insbesondere den axialen Zugkräften nicht standhalten —, ist das bekannte Verfahren nicht geeignet, bei großen Turbogeneratoren die Rotorwicklung in einem Maße festzulegen, wie dies für die hohen im Betrieb auftretenden Zentrifugalkräfte erforderlich ist.

Aus der DE-OS 18 16 283, ist es bereits bekannt zwischen Wicklung und Nutenkeil ein Druckrohr aus Metall einzulegen, das mit einer Flüssigkeit als Druckmittel beaufschlagt ist, um dadurch auf die Wicklung einer Synchronmaschine eine Kraft auszuüben und die Wicklung in der Nut festzuhalten.

Bei diesen bekannten Maschinen handelt es sich stets um das Festhalten von Statorwicklungen. Es werden elastische Rohre verwendet, die mit einem Druck der vermutlich weit unter 50 bar liegen dürfte, aufgeblasen werden. Bei der DE-OS 18 16 283 oder der DE-AS 1613 232 ist als Druckmittel Gas oder Flüssigkeit vorgesehen, und das Drucksystem ist deshalb ständig während des Betriebs der Maschine an Pumpe und Druckregler angeschlossen.

Aus der DE-OS 19 62 416 ist ein Verfahren zum Zusammenpressen der Leiter bekannt, die in der Nut des Rotors eines Turbogenerators liegen. Zu diesem Zweck wird ein dehnbarer Gummischlauch oder ein dehnbares Metallrohr, z. B. aus gewelltem Metallblech, auf den in der Nut befindlichen Leitern plaziert und in radialer Richtung nach außen durch Nutenkeile oder ähnliche Leisten abgestützt. Der dehnbare schlauchförmige Körper wird dann an eine Druckmittelquelle angeschlossen. Das Druckmittel, das unter einem Druck von 400 bar stehen kann, drückt-die Leiter in die Nut hinein, wobei sich der elastische dehnbare Körper ausdehnt Anschließend wird das Druckmittel wieder abgelassen und der dehnbare schlauchartige Körper wieder entfernt. In ihrer zusammengepreßten Lage werden die Leiter dadurch gehalten, daß ein ihnen beigegebenes Klebemittel im zusammengepreßten Zustand erkaltet und dabei erstarrt Der dehnbare schlauchartige Körper hat bei diesem bekannten Verfahren die Funktion eines externen Werkzeuges. Er wird nicht zu einem Teil des fertigen Rotors. Der von ihm während des Preßvorganges in der Rotornui eingenommene Raum wird anschließend mit isolierenden Zwischenlagen ausgefüllt.

Aus der DE-OS 20 60 361 ist ein Nutverschlußkeil Tür elektrische Maschinen bekannt, der mit einem Kanal versehen ist, der nach dem Einschieben des Nutkeils in die Nut mit härtbarem Kunststoff gefüllt wird. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß der Anpreßdruck des Nutkeils gegen die Wicklung möglichst an allen Stellen gleich groß wird. Ein besonders druckerzeugendes Glied zwischen Nutkeil und Wicklung ist nicht, vorhanden. Da der Nutkeil aus relativ starrem Material besteht, kann er durch den härtbaren Kunststoff nur in geringem Maße verformt werden. Das bedeutet einerseits, daß der Nutkeil unter Aufwendung erheblicher Kräfte in die Nut eingetrieben werden muß, und andererseits, daß die erhebliche Volumenänderung, die erforderlich ist, um eine Rotorwicklung in dem erforderlichen Maß radial zu verspannen, durch diesen Nutkeil nicht erzeugt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren in der Weise weiterzuentwickeln, daß bei großen Turbogeneratoren eine so starke Verspannung der Rotorwicklung erreicht wird, daß die Verspannkräfte größer als die im Betrieb

so auftretenden Zentrifugalkräfte werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Rotor, der gemäß der Erfindung hergestellt ist,

F i g. 2 in radialer Sicht ein in dem Rotor nach F i g. 1 verwendetes Druckrohr, und zwar bevor mit dem Einpumpen von flüssigem Kunststoff begonnen wurde, F i g. 3 das Druckrohr nach F i g. 2 von der Seite-,
F i g. 4 das Druckrohr nach F i g. 2 im Querschnitt,

b5 Fig. 5 eine Einzelheil des Rohres lungs eines Schnittes V-V in F i g. 2,

Fig. 6 einen Querschnitt des Druckrohres in gefüll-

tem Zustand,

F i g. 7 die für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung benutzte Hochdrucklage.

In den Figuren bezeichnet 1 den Rotorkörper eines Turbogenerators und 2 eine Nut für die Rotorwicklung. Jede Nut enthält eine Seite einer mit vieien Windungen ausgeführten Rotorspule 3. Jede Nut 2 ist mittels mehrerer axial hintereinander angeordneter Nutenkeile 4 aus unmagnetischem Materia! mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, ζ. B. Messing, verschlossen. Die in to derselben Nut liegenden Nutenkeile sind miteinander über niederohmige Verbindungen aus Kupfer oder Aluminium, nämlich Druckrohre 5, die mit erstarrtem härtbaren Kunststoff 6 gefüllt sind, in Reihe geschaltet. An jedem Rotorende sind die Nutenkeile der Nutenenden durch die aus rostfreiem Stahl bestehenden Wirklungskappen 7 elektrisch miteinander verbunden, die dabei als Kurzschlußringe wirken und zusammen mit den Nutenkeilen eine Dämpferwicklung bilden.

Das für das Verfahren erforderliche Druckrohr wird vorzugsweise so hergestellt, daß man ein geglühtes Kupferrohr mit kreisförmigem Querschnitt mit einem an seiner Seitenfläche festgeschweißten Einfüllrohr 8 versieht und das Rohr so weit flachgepreßt, daß die innere Querschnittfläche auf weniger als 20% — vorzugsweise 5% — ihrer ursprünglichen Größe schrumpft.

Bei dem endgültigen Flachpressen des Rohres wird der Anschlag 10 (F i g. 4) für das vertikal wirkende, nicht näher dargestellte Preßwerkzeug verwendet, um ein totales Zusammenpressen zu vermeiden. Der in Fig.4 gezeigte horizontale Spalt 11 muß eine vertikale Höhe von mindestens 1 mm haben. Anderenfalls würde der Krümmungsradius an der Kante so klein werden, und die lokalen Spannungen beim Zusammenpressen wie auch beim späteren Auseinanderpressen des Rohres so groß werden, daß das Rohr längs der Seitenkante reißen würde. Ähnliche Schwierigkeiten treten an den Enden des Druckrohres auf. Aus diesem Grunde ist, wie F i g. 5 zeigt, an den Enden de$ flachgedrückten Rohres ein Bügel 9 angeschweißt. Ein bloßes Zusammenschweißen der äußeren Rohrenden wäre unzureichend, da sich dann bei dem unter hohem Druck erfolgenden Auscinanderpressen der Rohre mit flüssigem Kunststoff an den Rohrenden eine scharfe V-Form ausbilden würde, die zu einem Aufreißen des Rohres führen würde. Zur zusätzlichen Sicherheit sollte das Druckrohr, nachdem es in die in Fig.2 und 4 gezeigte Form gebracht worden ist, einem letzten Glühvorgang unterworfen werden.

Beim Anschweißen eines Bügels 9 muß eine Rasierklinge 12 oder ein ähnlicher flacher Körper in das Rohr und den Bügel eingelegt werden, wie in Fig.5 dargestellt, damit ein Zusammenschweißen der beiden Schenkel des Bügels verhindert wird.

Das Druckrohr 5 wird unter den Nutenkeilen 4 so angeordnet, daß das Einfüllrohr 8 zwischen zwei unmiitelbar hintereinanderliegenden Nutenkeile liegt. Ferner sollen die Druckrohre 5 so angeordnet werden, daß diese Nutenkeile einem radialen Druck von ein und demselben Druckrohr 5 ausgesetzt werden, wenn dieses unter Druck gesetzt wird. Vorzugsweise werden nur Druckrohre als Verbindungsorgan zwischen den Nutenkeilen verwendet; jedoch umfaßt ein Verfahren gemäß der Erfindung auch solche Fälle, in denen Bänder aus _b5 einem gut leitenden Materia! zwischen die Keile 4 und die Druckrohre 5 gelegt werden. Die Wandstärke der Druckrohre 5 beträgt normalerweise mehr als 1,5 mm, wenn das Material Kupfer ist Man kann damit rechnen, daß es immer vorteilhafter ist, eine Wandstärke zu wählen, die größer als 0,7 mm ist

Nachdem ein Druckrohr in korrekter Lage im Verhä'tnis zu den Nutenkeilen 4 in der Nut 2 angeordnet ist, wird das Einfüllrohr 8 mittels einer Schraubkupplung 13 (F i g. 7) an einen Druckbehälter 14 angeschlossen, der flüssigen härtbaren Kunststoff mit zugesetztem Härter enthält Der Behälter 16 enthält öl, welches mit hohem Druck in den Druckbehälter 14 gepumpt wird, wo eine Teilung in zwei Schichten geschieht, da das öl 17, das leichter als Kunststoff ist sich oben sammelt

Der flüssige Kunststoff wird mit einem Druck in das Druckrohr gepreßt der im Bereich von 200—800 bar gewählt wird. Auch niedrigerer Druck, jedoch nicht niedriger als 50 bar, kann in gewissen Fällen ein annehmbares Resultat ergeben. Nachdem sich der eingepumpte Kunststoff bei dem gewünschten Wert stabilisiert hat, wird ein kurzer Abschnitt des Einfüllrohres 8 von einem umschließenden elektrischen Wärmeelement 18 erwärmt, wobei sich ein Pfropfen aus härtbarem Kunststoff im Rohr 8 bildet. Die Verbindung zwischen dem Rohr 8 und dem Druckbehälter 14 wird unterbrochen, und noch vorhandener Kunststoff mit Härterzusatz wird abgelassen. Wenn der gesamte eingepumpte Kunststoff fest geworden ist, wird das Rohr 8 an der Nutenkeilfläche abgeschnitten.

Man kann natürlich ein Druckrohr verwenden, das unmittelbar vor dem Einsetzen in die Nut einen Spalt 11 hat, der größer ist als der in F i g. 4 gezeigte 1 -mm-Spalt, ohne daß die eingeschlossene Luft nennenswerte Nachteile mit sich bringt.

Die beim Unterdrucksetzen des Rohres 5 eintretende Volumenzunahme beruht mindestens zu 85% auf plastischer Verformung des Druckrohres 5. Die Volumenzunahme, d. h. die Zunahme des inneren Volumens des Rohres, kann sehr wohl auch bis auf beispielsweise 700% ansteigen. Beginnt man mit einem relativ großen inneren Volumen, so ist die Zunahme geringer; sie sollte jedoch nicht weniger als 50% betragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Befestigung der Wicklung in den Nuten des Rotors eines Turbogenerators durch Einlegen eines aufblasbaren Rohres in die Nu; zwischen Wicklung und Nutkeilen und anschließendem Einspritzen eines härtbaren Druckmittels über eine Einfüllöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (5) aus plastisch verformbarem Metall besteht und an seinen Enden durch Schweißen verschlossen ist, daß das Druckmittel mit einem Druck von mindestens 50 bar, vorzugsweise von 200 bis 800 bar, eingespritzt wird, daß das Innenvolumen des Rohres im wesentlichen durch plastische Verformung um mindestens 50% steigt und daß während des Erstarrens des Druckmittels Druck aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckrohr (5) durch ein angeschweißtes, radial gerichtetes Einfüllrohr (8) flüssiger Kunststoff zugeführt und nach ausreichender Füllung ein Teil des Einfüllrohres (8) lokal stark erwärmt wird, bis sich dort ein Pfropfen aus härtbarem Kunststoff gebildet hat, und daß danach das Einfüllrohr zwischen dem Pfropfen und dem Druckbehälter (14) abgeschnitten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (5) an jedem Ende mittels eines festgeschweißten, U-förmigen Bügels (9) verschlossen ist.