DE2505174C2

DE2505174C2 - Erregerleitungs-Durchführungsbolzen

Info

Publication number: DE2505174C2
Application number: DE2505174A
Authority: DE
Inventors: Werner Nussbaumen Haditsch; Hansruedi Wettingen Rutz; Ernst Dipl.-Masch.-Ing. Dr. Windisch Toplak
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1983-10-06
Also published as: NO142980B; NO760078L; DE2505174A1; DE7503734U; FR2298216A1; US4074155A; CH586966A5; NO142980C; FR2298216B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen direkt gasgekühlten Erregerleitungs-Durchführungsbolzen in der Welle einer elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger direkt gasgekühlter Erregerleitungs-Durchführungsbolzen ist aus der GB-PS 8 73 836 bekannt.

An den ständig wachsenden Turbogenerator-Einheiten zur Erzeugung elektrischer Energie wächst zwangsläufig auch die für die Generatoren notwendige Erregerleistung bzw. der Erregerstrom, der der Rohrwicklung des Turbogenerator-Rotors zugeleitet werden muß. Bekanntlich erfolgt die Führung der Erregerleitung am Rotor zur Rotorwicklung im allgemeinen auf einem größeren Wellenabschnitt in einer zentralen Wellenbohrung. Die Leiter in der Wellenbohrung sind meist massiv und rundum isoliert. Von diesen zentral geführten Massivleiter wird eine Verbindung zur Rotorwicklung über radial in die Massivleiter eingeschraubte Erregerleiter-Durchführungsbolzen vorgenommen. Ein solcher Bolzen ist z. B. im DE-OS 18 13 867 beschrieben und abgebildet.

Um den durch den Einfluß hoher elektrischer Belastungen hervorgerufenen thermischen Beanspruchungen zu begegnen, werden die Erregungsleitungs-Durchführungsbolzen gasgekühlt.

Gemäß der GB-PS 8 73 836 befindet sich deshalb zwischen der Bohrung, in der der Bolzen angeordnet ist, und dem Bolzen selbst ein Ringkanal, durch den von der Welle aus Kühlgas geleitet wird, welches die Oberfläche des Bolzens kühlt.

Bei elektrischen Maschinen hoher Leistung sind die elektrischen, die daraus resultierenden thermischen, und auch die mechanischen Beanspruchungen derart hoch, daß je Wicklungsstrang zwei paarweise und parallel geführte Bolzen in den zentral in der Welle sich befindenden massiven Erregerleiter eingesetzt sind.

Diese beiden parallel geführten Bolzen werden am äußeren Ende durch einen zur Rotorwicklung führenden, in einer Wellennut isoliert verlegten Anschlußleiter verbunden. Durch den beide Bolzen verbindenden Anschlußleiter sind die Bolzen elektrisch und mechanisch gekoppelt (US-PS 33 93 333).

Ausgehend vom vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen direkt gasgekühlten Erregerleitungs-Durchführungsbolzen zu schaffen, der mit einfachen Mitteln gasgekühlt werden kann und mit dem sehr hohe Ströme ohne Gefahr einer unzulässigen Erwärmung übertragen werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Merkmale gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 vorgesehen sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Erregerleitungs-Durchführungsbolzen mit einer zentralen Bolzenbohrung versehen, in die ein Ventilationsrohr distanziert eingesetzt ist. Das Ventilationsrohr wird in einer auf den Erregerleitungs-Durchführungsbolzen aufgesetzten Ventilationshaube gehalten, die eine Gaseintrittsöffnung und eine Gasaustrittsöffnung enthält. Die der Wellenachse näher liegende Gaseintrittsöffnung mündet in den in der Bolzenbohrung um das Ventilationsrohr herum gebildeten Ringkanal, der mit dem Rohrkanal des Ventilationsrohrs in der Nähe der Welienachse verbunden ist, das mit der radial höher gelegenen Gasaustrittsöffnung an der Ventilationshaube in Verbindung steht.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht insbesondere darin, daß der Erregerleitungs-Durchführungsbolzen eine intensive, innere Gaskühlung aufweist, die über ein in eine zentrale Bolzenführung distanziert eingebauten Ventilationsrohr bewirkt wird, wobei Fließgas über den freien Ringkanal zwischen dem Ventilationsrohr und der Bolzenbohrung oben am Bolzen eingeführt und nach Umlenkung am unteren Rohrende durch das Ventilationsrohr zu einem gegenüber dem Gaseintritt höher gelegenen Gasaustritt geführt wird. Die Gasförderung erfolgt also vor allem durch die Zentrifugalwirkung, die sich aus der Radialdifferenz für Gasein- und für Gasaustritt ergibt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Erregerleitungs-DurchführungsboIzen an einem mit gerundeten

Übergängen am Erregerstrombolzen angedrehten Bund in seiner radialen Wellenbohrung über eine in die radiale Wellenbohrung eingeschraubte Abstützmutter mit einer darunter vorgesehenen Isolationszwischenscheibe abgestützt ist. Diese gegen die Zentrifugalkraft sichernde Schulterung weist keine Kerbempfindlichkeit auf, indem an den Bolzen für die Schulterung keine Mutter mit Gewinde verwendet wird, sondern ein mit gut gerundeten Übergängen angedrehter Wellenbund.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Erregerleitungs-Durchführungsbolzen entsprechend der US-PS 33 93 333 paarweise in den zentral in der Welle geführten, massiven Erregerleiter eingesetzt ist und beide Erreger-Durchführungsbolzen durch den zur Rotorwicklung weiterführenden Erregerwick iungs-Anschlußleiter elektrisch und mechanisch verbunden sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform des Erregerleitungs-Durchführungjbolzens im Querschnitt,

F i g. 2 eine paarweise Anordnung von Erregerstrom-Durchführungsbolzen gemäß F i g. 1, aus welcher die elektrische und mechaüische Kupplung der Bolzen durch den Erregerwicklungs-Anschlußleiter zu ersehen ist, teilweise im Querschnitt,

Fig.3 einen Querschnitt durch die Welle vor der Bolzenanschlußstelle an den Erregerleiter mit in Ansicht und Teilschnitten dargestellter Ventilationshaube der Erregerstrombolzen.

Gemäß Fi g. 1 ist mit 1 eine Welle, mit 2 eine zentrale Wellenbohrung und mit 3 eine radiale Wellenbohrung bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 4 sind Erregerleiter benannt, mit der Bezugsziffer 5 Isoiationsauflagen der Erregerleiter, mit der Bezugsziffer 6 Erregerleitungs-Durchführungsbolzen und mit der Bezugsziffer 7 eine Bolzenbohrung. Ein Bund ist durch die Zahl 8 gekennzeichnet, ein Gewinde durch die Zahl 9 und Isolationsauflagen des Erregerleitungs-Durchführungsbolzens 6 durch die Zahl 10. Mit 11 ist eine erste Kontaktmutter bezeichnet, mit 12 ein Isolationsring, mi< 13 ein Dichtungsring, mit 14 eine zweite Kontaktmutter, mit 15 ein Erregerwicklungs Anschlußleiter und mit 16 eine Ventilationshaube. Mit der Bezugsziffer 18 ist eine Gasaustrittsöffnung benannt, mit der Bezugsziffer 19 ein Ventilationsrohr, mit der Bezugsziffer 20 Distanzierungen des Ventilationsrohrs 19, mit der Bezugsziffer 21 eine Abstützmutter und mit der Bezugsziffer 22 eine Isolationszwischenscheibe. Ein Rohrkanal des Ventilationsrohrs 19 ist durch die Zahl 23 gekennzeichnet, ein Ringkanal durch die Zahl 24 und eine Wellenachse durch die Zahl 25.

In Fig. 2 und 3 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen versehen wie in Fig. 1. Eine Gasaustrittsoffnung ist mit der Ziffer 17 benannt und ein Pfeil, der die Drehrichtung der Welle 1 kennzeichnet, mit der Bezugsziffer 25.
In der zentralen Wellenbohrung 2 der Welle 1 sind die Erregerleiter 4 geführt. Die Welle 1 ist auch mit den radial geführten Wellenbohrungen 3 versehen. In diesen radialen Wellenbohrungen 3 sind die Erregerleitungs-Durchführungsbolzen 6 aufgenommen. Die Erregerleiter 4 sind durch die isoiationsauflagen 5 in der zentralen

ίο Wellenbohrung 2 isoliert. Die Erregerleitungs-Durchführungsbolzen mit der Bolzenbohrung 7 und dem Bund 8 sind mit dem Gewinde 9 in die Erregerleiter 4 eingeschraubt und in den radialen Wellenbohrungen 3 durch die Isolationsauflagen 10 distanziert.

Der Erregerleitungs-Durchführungsbolzen 6 ist mit der ersten Kontaktmutter 11 und mit der zweiten Kontaktmutter 14 versehen, zwischen welchen der Erregerwicklungs-Anschlußleiter 15 eingespannt ist. Die auf die zweite Kontaktmutter 14 aufgeschraubte Ventilationshaube 16 mit der Gaseintrittsöffnung 17 (siehe Fig. 2 und 3) und der Gasaustrittsöffnung 18 enthält eingeschraubt das Ventilationsrohr 19 mit den Distanzierungen 20. Gegen Zentrifugalkraft werden die Erregerleitungs-Durchführungsbolzen 6 mit ihrem Bund 8 in der radialen Wellenbohrung 3 durch die Abstützmutter 21 und die Isolationszwischenscheibe 22 gesichert. Der Isolationsring 12 distanziert die erste Kontaktmutter 11 von der Abstützmutter 21 und enthält den eingesetzten Dichtungsring 13.

Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende:

Während der Rotation der Welle 1 strömt das Gas durch die tangential angeordnete Gaseintrittsöffnung 17 in der Ventilationshaube 16 in den Ringkanal 24 in Richtung zu der Wellenachse 26 und dann wieder zurück durch den Rohrkanal 23 des Ventilationsrohrs 19 in die Gasaustrittsöffnung 18 in der Ventilationshaube 16, womit der Erregerleitungsdurchführungsbolzen 6 intensiv gekühlt wird. Wie aus Fi g. 3 ersichtlich, ist die Gaseintrittsöffnung 17 in die Drehrichtung orientiert (siehe Pfeil 25) und die Gasaustrittsöffnung 18 gegen diese Drehrichtung. Diese Orientierung ist auch der Strömung behilflich, die aus der Radiendifferenz zwischen dem Gaseintritt und dem Gasaustritt resultiert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Direkt gasgekühlter Erregerleitungs-Durchfülirungsbolzen in der Welle einer elektrischen Maschine, insbesondere Turbogenerators, der mit einem in der Welle zentral geführten, massiven Erregerleiter mechanisch und elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer zentralen Bolzenbohrung (7) versehen ist, in die ein Ventilationsrohr (19) distanziert eingesetzt ist, welche in einer auf den Erregerleitungs-Durchführungsbolzen (6) aufgesetzten Ventilationshaube

(16) gebalten ist, die eine Gaseintrittsöffnung (17) und eine Gasaustrittsöffnung (18) enthält.

2. Erregerleitungs-Durchfuhrungsbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Wellenachse (26) näher liegende Gaseintrittsöffnung

(17) in den in der Bolzenbohrung (7) um das Ventilationsrohr (19) herum gebildeten Ringkanal (24) mündet, der mit dem Rohrkanal (23) des Ventilationsrohrs (19) in der Nähe der Wellenachse (26) verbunden ist, das mit der radial höher gelegenen Gasaustrittsöffnung (18) an der Ventilationshaube (16) in Verbindung steht.

3. Erregerleitungs-Durchführungsbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er an einem mit gerundeten Übergängen am Erregerleitungs-Durchführungsbolzen (6) angedrehten Bund (8) in seiner radialen Wellenbohrung (3) über eine in die radiale Wellenbohrung (3) eingeschraubte Abstützmutter (21) mit einer darunter vorgesehenen Isolationszwischenscheibe (22) abgestützt ist.

4. Erregerleitungs-Durchführungsbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er paarweise in den zentral in der Welle (1) geführten, massiven Erregerleiter (4) eingesetzt ist und beide Erregerleitungs-Durchführungsbolzen (6) durch den zur Rotorwicklung weiterführenden ErKJgerwicklungs-Anschlußleiter (15) elektrisch und mechanisch verbunden sind.