DE2524819A1 - Generatorsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Generatorsatz mit einem Hauptgenerator und einer Erregermaschine, die jeweils axial ausgerichtete Wellen aufweisen, die mit einer zentralen, axial durchgehenden Bohrung versehen sind, wobei in Jeder Wellenbohrung wenigstens ein Rohr für den Durchfluß eines flüssigen Kühlmittels und zwei isolierte Leiter angeordnet sind.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Zuführung eines flüssigen Kühlmittels zu flüssiggekühlten Läufern großer Turbinengeneratoren.

Große Turbinengeneratorsätze werden üblicherweise von innen oder direkt gekühlt, wobei ein als Kühlmittel dienendes flui-

Ma/ma

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-des

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des Medium im Kreislauf durch Leitungen in den Nuten des Ständers und Läufers geführt wird, so daß es in direkter thermischer Verbindung mit den Strom aufnehmenden Leitern im Innern der Masse,- oder Erdisolierung steht. Ein Kühlsystem mit diesem Aufbau hat einen sehr guten Wirkungsgrad, so daß bei Großgeneratoren sehr hohe Leistungen erreicht werden können. Das bei diesen Maschinen als Kühlmittel verwendete fluide Medium ist bisher Wasserstoff gewesen, der das gasdichte Gehäuse füllt und im Umlauf durch die Rohre in den Ständer - und Läuferwicklungen und durch radiale oder axiale Rohre in dem Ständerkern geführt wird. In letzter Zeit waren weitere Verbesserungen der Kühlung erforderlich, um die maximale Leistung dieser Großgeneratoren noch weiter zu erhöhen; dies ließ sich durch die Verwendung wirksamerer Kühlfluide, wie beispielsweise Flüssigkeiten, erreichen.

Dazu wird eine als Kühlmittel dienende Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, im umlauf durch die Rohre der Ständerwicklung geführt; eine wesentliche weitere Verbesserung ergibt sich dann, wenn ein flüssiges Kühlmittel im Umlauf durch Durchgänge in der Läuferwicklung geleitet wird. Es treten jedoch viele Probleme auf, wenn eine Flüssigkeit im Kreislauf durch den Läufer eines Großgenerators geführt werden soll. Eine besondere Schwierigkeit liegt im Zufluß bzw. Abfluß der Flüssigkeit bei einem Läufer mit großem Durchmesser, der sich mit hoher Drehzahl, üblicherweise 3.600 Umdrehungen pro Minute, dreht, da ein relativ großes Flüssigkeitsvolumen unter relativ hohem Druck notwendig ist, um die erforderliche Flüssigkeitsströmung durch die Durchgänge in der Läuferwicklung zu erreichen. Außerdem tritt ein hoher zusätzlicher Druck in den Durchgängen für das fluide Medium in der Nähe des Umfangs des Läufers während des Betriebs auf, da beträchtliche Zentrifugalkräfte dort auf die Flüssigkeit einwirken; es wird deshalb angestrebt, die Flüssigkeit an der Achse der Welle zuzuführen« wo die Zentrifugalkräfte minimal sind. Da die Achse üblicherweise nur an dem Ende der Maschine zugänglich ist, an den sich die Erregermaschine befindet, ist vorgeschlagen worden, die als Kühlmittel dienende Flüssigkeit

- 2 - durch

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durch dit Welle der Erregermaschine zuzuführen; eine solche Anordnung wird in den US-PS 3 733 502, US-PS 3 1*5 31* und US-PS 3 457 440 beschrieben.

Die Kühlflüssigkeit wird also über ein oder mehrere Kühlrohre zugeführt und zweckmäßigerweise auch abgeführt, die durch die zentrale Bohrung der Welle der Erregermaschine und durch die zentrale Bohrung der Generatorwelle verlaufen. Diese Wellenbohrungen werden auch für die schweren elektrischen Leiter eingesetzt, die den Erregerstrom von der Erregermaschine zu der Läuferwicklung des Generators führen. Bei dieser Anordnung tritt deshalb das folgende Problem auf: Sowohl die Strömung des flüssigen Kühlmittels als auch der elektrische Erregerstrom verlaufen durch die oder an der mechanischen Kupplung zwischen den Wellen der Erregermaschine und des Generators vorbei· Deshalb muß eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den entsprechenden Rohren in den Wellen der Erregermaschine und des Generators hergestellt werden; außerdem müssen elektrische Verbindungen zwischen den entsprechenden Leitern in den Wellen der Erregermaschine und des Generators vorgenommen werden. Darüberhinaus muß eine mechanische Kupplung vorgesehen werden, um die Wellen der Erregermaschine bzw. des Generators in einer mechanischen Antriebsverbindung zu verkuppeln.

Ee wäre selbstverständlich möglich, die Verbindung zwischen den Kühlrohren herzustellen, während sich die Welle der Erregermaschine noch in einem Abstand von wenigstens einigen Zentimetern von dem Ende der Generatorwelle befindet. In diesem Falle wären die Rohre noch zugänglich, so daß die Verbindung zwischen ihnen leicht durchgeführt werden könnte. Die elektrischen Verbindung könnte dann durch geeignete, flexible Verbindungsglieder zwischen den entsprechenden Leitern hergestellt werden; anschließend könnte dann die ganze Welle der Erregermaschine und der ganze Läufer axial längs des Kühlrohrs verschoben werden, bis die Welle der Erregermaschine gegen die Generatorwelle stößt. Dann könnte die mechanische Kupplung durchgeführt werden. Dieses Verfahren hat jedoch offensicht-

- 3 - -lieh

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lieh viele Nachteile. Das Kühlrohr müßte in der Weise in der Bohrung der Welle der Erregermaschine gehaltert werden, daß eine relative axiale Bewegung in einer Strecke von wenigstens einigen Zentimetern bei jeder Montage oder Demontage der Maschine möglich wäre. Die Lagerung der Erregermaschine müßte so ausgelegt werden, daß diese große axiale Bewegung der Welle möglich ist; außerdem müßte die Anordnung eine sehr genaue axiale Bewegung sicherstellen, damit die Rohre nicht beschädigt und die genaue Ausrichtung der Welle der Erregermaschine und der Generatorwelle nicht beeinflußt werden. Diese Anforderungen lassen sich jedoch nur mit großen Schwierigkeiten erfüllen. Der Anschluß der Kühlrohre und der elektrischen Verbindungen sollten deshalb dann gemacht werden, wenn sich der Läufer und die Wellen der Erregermaschine und des Generators in ihren endgültigen Kupplungslagen befinden, so daß keine weitere merkliche Relativbewegung zwischen den Rohren und den Wellen erforderlich ist. Dies kann selbstverständlich entweder vor oder nach der Fertigstellung der mechanischen Kupplung der Wellen erfolgen.

Dabei läßt sich das Kupplungsteil der Erregermaschine im allgemeinen axial auf der Welle der Erregermaschine verschieben, so daß es soweit zurückgezogen werden kann, um den Zugang zu den Kühlrohren zur Herstellung der Verbindung zu ermöglichen; anschließend können die elektrischen Verbindungen fertiggestellt werden, wonach das Kupplungsteil der Erregermaschine in seine Endlage bewegt und die mechanische Kupplung fertiggestellt wird. Dies stellt in einigen Anwendungsfällen eine befridigende Lösung des Problems dar.

Sehr oft ist es jedoch mit Nachteilen verbunden, wenn das Kupplungsteil bewegt werden muß, was bei der oben beschriebenen Ausgestaltung der Verbindungen rieht zu vermeiden ist.

Der Erfindung liegt deshalb unter anderem die Aufgabe zugrunde, einen Generatorsatz der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die notwendigen Anschlüsse und Verbindungen von der Außenseite des Kupplungsteils her durchgeführt werden

- 4- - können

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können, ohne daß das Kupplungsteil bewegt werden muß; es sollte beispielsweise möglich sein, die Verbindungen nach der Fertigstellung der Kupplung durchzuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Generatorsatz der angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß die Rohre und die Leiter in der Generatorwelle und der Welle der Erregermaschine axial ausgerichtet sind, wobei die Rohre in der Nähe der Stoßflächen der Wellen in radialen Stoßflanschen enden, daß zwischen den Planschen eine Abdichtung angeordnet ist, daß außerhalb der Plansche eine Einspannvorrichtung vorgesehen ist, um die radialen Plansche zur Herstellung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zusammenzudrücken, wobei die Einspannvorrichtung Oberflächen aufweist, die mit wenigstens einem der radialen Flansche in Eingriff kommen, wobei durch Betätigung der Einspannvorrichtung eine axiale Kraft auf die Flansche ausgeübt wird, um sie zusammenzudrücken, daß eine Einrichtung zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zwiechen den entsprechenden Leitern der Wellen des Generators und der Erregermaschine und eine Kupplung zur mechanischen Verbindung der Wellen des Generators und der Erregermaschine vorgesehen sind, wobei die Kupplung die Einspannvorrichtung und die elektrischen Verbindungen umschließt und öffnungen aufweist, und daß die Einspannvorrichtung durch eine mit den öffnungen in der Kupplung zusammenwirkende Betätigungseinrichtung betätigbar ist, die zur Betätigung der Einspannvorrichtung von der Außenseite der Kupplung her mit der Einspannvorrichtung in Eingriff bringbar ist.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des Generatorsatzes sind in den Unteransprüchen erwähnt.

Dieser G^neratorsatz enthält also einen Generator und eine zugeordnete Erregermaschine; der Generator weist einen flüssigkeitsgekühlten Läufer auf, wobei die Flüssigkeit dem Läufer durch zentrale Bohrungen in der Welle der Erregermaschine und in der Generatorwelle zugeführt wird und nach einer bevorzugten Ausführungsform auch aus dem Läufer abfließt. Die

- 5 - notwendigen

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notwendigen elektrischen Leiter befinden sich ebenfalls in den Bohrungen der Wellen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den Kühlrohren der Wellen der Erregermaschine und des Generators geschaffen wird, wobei gleichzeitig auch die elektrischen Verbindungen zwischen den entsprechenden Leitern in den jeweiligen Wellen hergestellt werden; alle diese Teile sind in der mechanischen Kupplung angeordnet, die die beiden Wellen miteinander verbindet, wobei sich die Wellen und die Kupplung in ihren endgültigen Lagen befinden. Zu diesem Zweck enden die Rohre in radialen Stoßflanschen, zwischen denen sich Dichtungen befinden; in der Kupplung ist außerhalb der Flansche eine Einspannvorrichtung vorgesehen, um die Flansche mit ausreichender axialer Kraft zusammenzudrücken, so daß eine flüssigkeitsdichte Abdichtung entsteht. An der Kupplung sind Vorrichtungen vorgesehen, durch die die Einspannvorrichtung zugänglich ist, ohne das Kupplungsteil selbst zu bewegen; dadurch kann die Einspannvorrichtung von der Außenseite der Kupplung her betätigt werden, so daß die flüssigkeitsdichte Verbindung hergestellt werden kann, ohne die Lage der Wellen oder der Kupplung zu beeinflussen bzw. zu stören. Weiterhin sind in der Kupplung Zugangsöffnungen vorgesehen, um die elektrischen Verbindungen zwischen den Leitern von der Außenseite der Kupplung her zu vervollständigen. Auf diese Weise können die Welle der Erregermaschine und der Läufer in ihre endgültige Kupplungslage gebracht und genau mit der Generatorwelle ausgerichtet werden; die notwendigen Anschlüsse und elektrischen Verbindungen können dann entweder vor oder nach der Fertigstellung der mechanischen Kupplung durchgeführt werden, bo daß die Lage der Wellen oder des KupplungsteiIs selbst nicht beeinflußt und verändert wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung lassen sich der nun folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmen. In der Beschreibung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnun-

- 6 - -gen

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gen bevorzugte Aueführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert·

In den Figuren zeigen:

Pig, 1 eine Ansicht, teilweise im Längsschnitt und teilweise im Aufriß, eines Turbinengeneratorsatzes nach der vorliegenden Erfindung;

Pig. 2 im vergrößerten Maßstab eine Schnittansicht der Welle der Erregermaschine im wesentlichen längs Linie H-II von Fig. 1;

Pig· 3 im vergrößerter Maßstab eine longitudinale Schnittaneicht einer Kupplung nach der vorliegenden Erfindung im wesentlichen längs Linie IH-III von Fig. 4-;

Pig· 4 eine Schnittansicht der Kupplung im wesentlichen längs Linie IV-IV von Fig. 3;

Pig, 5 eine fragmentarische longitudinale Schnittansicht mit der Darstellung einer Modifikation der in Fig. 3 gezeigten Kupplung;

Pig. 6 eine longitudinale Schnittansicht längs Linie VI-VI von Fig. 7 mit einer Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Pig. 7 eine Schnittansicht längs Linie VII-VII von Fig. 6;

Pig· 8 eine longitudinale Schnittansicht längs Linie VIII-VIII von Fig. 9 mit einer Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

Pig. 9 eine Schnittansicht im wesentlichen längs Linie IX-IX von Fig. 8.

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In den Figuren iet die Anwendung der Erfindung bei einer großen Turbinengeneratoreinheit mit dem üblichen Aufbau dargestellt; selbstverständlich kann Jedoch die Erfindung auch bei anderen dynamoelektrischen Maschinen angewandt werden.

In Figur 1 ist eine Stromerzeugereinheit mit einem großen Generator 10 dargestellt, der einen Ständer- bzw. Statorkern 12 aufweist, der in einem im wesentlichen gasdichten äußeren Gehäuse 14 gehaltert ist. Der Kern 12 hat den üblichen, aus aufeinandergeschichteten Einzelblechen bestehenden Aufbau, die zu einem Blechpaket verbunden sind; durch den Kern 12 verläuft eine im allgemeinen zylindrischen, durchgehende Bohrung; die Einzelbleche sind zwischen geeignete End- bzw. Stirnplatten 15 eingespannt. In dem äußeren Umfang des Ständerkerns 12 sind longitudinals Nuten vorgesehen, die eine Ständerwicklung 16 aufnehmen; diese Ständerwicklung kann einen üblichen oder geeigneten Aufbau haben. Gemäß der Darstellung wird die Wicklung 16 durch eine Flüssigkeit gekühlt, wobei an den gegenüberliegenden Enden der Maschine kreisförmige Einlaß- und Auslaß-Rohrleitungen 17 vorgesehen sind, um eine Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, durch die Spulen der Ständerwicklung im Kreislauf zu führen. Das Gehäuse 14 ist mit einem als Kühlmittel dienenden Gas, nach einer bevorzugten Ausführungsform Wasserstoff, gefüllt, das auf die übliche Weise im Umlauf durch da« Innere des Gehäuses geführt wird; in dem Gehäuse können geeignete Prall- bzw. Ablenkmittel vorgesehen sein, um die Gasströmung in dem Gehäuse zu leiten. Die Maschine weist einen Läufer bzw. Rotor 18 auf, der in der Bohrung des Ständerkerns 12 angeordnet und in End- bzw. Stirnträgern 20 an jedem Ende des Gehäuses 14 in Lagern gehaltert ist; diese Lager können irgendeinen zweckmäßigen Aufbau haben und Stopfbuchsdichtungen enthalten, um zu verhindern, daß Gas aus dem Gehäuse nach außen dringen kann.

Der Läufer 18 kann durch ein flüssiges Kühlmittel gekühlt werden, das im Kreislauf durch Durchgänge in der Wicklung

- 8 - geführt

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geführt wird. Der Läufer 18 weist eine Welle 21 auf, die einstückig mit dem Körper des Läufers ausgebildet sein kann. Eine Läuferwicklung 22 ist in Nuten in dem Körper des Läufers angeordnet und bildet die Feldwicklung des Generators j sie weist Endbereiche auf, die sich über den Körper des Läufers hinaus erstrecken und gegen die Wirkung von Rotationskräften durch die üblichen schweren Halte- bzw. Sicherungsringe 23 gehaltert sind. Die Wicklung 22 kann Durchgänge oder andere, geeignete Leitungen aufweisen, die sich durch die einzelnen Leiter der Wicklung erstrecken, um den Durchgang einer Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, zu ermöglichen, die den Leitern durch Rohre oder Wasseranschlüsse 24- zugeführt wird. Das Kühlmittel kann in jedem beliebigen Strömungsbild durch die Leiter fließen und kann entweder an dem gegenüberliegenden Ende des Rotors oder nach einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie hier beschrieben werden soll, an demselben Ende aus der Maschine abfließen, an dem es zugeführt worden ist.

Der Generator enthält weiterhin eine Erregermaschine 26, die das Erregerfeld für den Generator 10 liefert. Es kann beispielsweise eine ohne Bürsten arbeitende Erregermaschine verwendet werden; als Alternative hierzu kann auch unter der Voraussetzung eine andere Ausführungsform einer Erregermaschine ausgewählt werden, daß sie die erforderliche Gleichstromerregung für die Wicklung 22 liefert. Die Erregermaschine 26 weist eine Welle 28 auf, die mit der Läuferwelle 21 des Generators 10 über eine dadurch angetriebene Kupplung 29 gekuppelt ist. Die Welle 28 der Erregermaschine enthält die übliche, zentrale, durchgehende Bohrung, durch die das Kühlwasser in die Maschine eingeführt wird und aus der Maschine abfließt. Zu diesem Zweck sind zwei konzentrische Wasserrohre 30 und 31 in der Wellenbohrung der Erregermaschine vorgesehen. Die Rohre 30 und 31 sind koaxial angeordnet, wie in Figur 2 dargestellt ist, wobei das Rohr 31 einen zentralen Durchgang auf der Achse der Welle bildet, der nach einer bevorzugten Ausführungsform als Wassereinlaß dient; zwischen sich bilden die Rohre 30 und 31 einen ringförmigen Durch-

- 9 - -gang

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gang, der als Abfluß bzw. Auslaß für das Wasser dient. Im Abstand angeordnete axiale Rippen bzw. Abstandhalter 32 können an dem mittleren Rohr 31 vorgesehen sein, um den Abstand und die Lage der Rohre zueinander festzulegen.

Das Wasser wird durch ein stationäres Gehäuse 33» das mit geeigneten Dichtungen versehen ist, in das freie Ende des Rohrs 31 eingeführt. Das Wasser fließt im Umlauf durch die Läuferwicklung und kehrt nach der bevorzugten, dargestellten Ausführungsform durch den ringförmigen Durchgang zwischen den Rohren 30 und 31 zurück; es wird radial in eine stationäre Kammer 34 abgegeben, die die Welle umgibt; aus dieser Kammer kann dae Wasser für den Wiederumlauf abfließen. Die Kammern 33 und 34 sind mit geeigneten Dichtungen versehen, die relativ große Wassermengen bei hohem Druck und hoher Geschwindigkeit aushalten und abdichten können. Eine bevorzugt einzusetzende Dichtung ist beispielsweise in der US-PS 3 733 501 (Heller et al) beschrieben, obwohl auch jede andere zweckmäßige Dichtung eingesetzt werden kann.

Wasserrohre 35 und 36 sind in der zentralen Bohrung der Generatorwelle 21 vorgesehen und entsprechen den Rohren 30 bzw. 31· Die Rohre 35 und 36 haben den gleichen Durchmesser wie ihre entsprechenden Rohre und sind konzentrisch auf der Achse der Welle 21 in longitudinaler Ausrichtung mit den Rohren 30 und 31 angeordnet. Die Wasserrohre 30, 31 > 35 und 36 können aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, das rostbeständig ist; nach einer bevorzugten Ausführungsform bestehen sie aus rostfreiem Stahl, um der Korrosionswirkung des Kühlwassers standhalten zu können. Wie im einzelnen in der oben erwähnten schwebenden Patentanmeldung beschrieben wird, fließt das durch die Rohre 3I und 36 in den Generator eintretende Wasser durch radiale Durchgänge 37 in dem Läufer 18 zu einer Verteilerkammer 38, von der es weiter durch isolierende Verbindungsglieder zu den Rohren 24- für den Umlauf durch die Wicklung strömt. Das zurückfließende Kühlwasser strömt durch ähnliche radiale Durchgänge 37 zu dem ringförmigen Durchgang zwischen den Kühlwasserrohren und durch die Generator- und

- 10 - Erregermaschine-

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Erregermaechine-Wellen, bis es schließlich nach außen abgegeben wird.

Elektrische Leitungen 40, die den Erregerstrom von der Erregermaschine 16 zu der Feldwicklung 22 des Generators zuführen, Bind ebenfalls in den Wellenbohrungen angeordnet. Die Leitungen 40 haben sowohl in der Welle der Erregermaschine als auch in der Generatorwelle die Form von Halbröhren, d.h., es handelt sich um langgestreckte Teile mit halbzylindrischen Oberflächen, so daß jede Leitung im wesentlichen die Hälfte eines Rohres bildet. Das äußere Wasserrohr in jeder Welle ist mit einer Isolierung 41 umwickelt, während die Leitungen 40 gegen die Welle und untereinander durch eine geeignete Isolierung 42 isoliert sind. Damit passen die Leitungen in die Wellenbohrungen mit der entsprechenden, zweckmäßigen Querschnittsfläche für den hohen Generatorfeldstrom und umschließen die Wasserrohre, so daß sich eine gute Kühlwirkung ergibt. Die Leitungen 40 werden von der Erregermaschine 26 auf die übliche Weise gespeist, d.h., durch radiale Leitungen (nicht darge&ellt), die sich durch die Welle 28 der Erregermaschine und in die Leitungen 40 erstrecken. Die Verbindung von den Leitungen 40 in der Generatorwelle mit der F_eldwicklung 20 erfolgt über radiale Leitungen 43, die durch die Wolle in die Leiter 40 ragen. Die Leitungen 43 sind auf geeignete Weise mit der Läuferwicklung 22 verbunden.

Wie oben erwähnt wurde, müssen wasserdichte Verbindungen zwischen den entsprechenden Wasserrohren in den beiden Wellen hergestellt werden; außerdem müssen die notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen den Leitern 40 in den jeweiligen Wellen sowie eine mechanische Kupplung zwischen den Wellen durchgeführt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das auf die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Weise erreicht. Die zentralen Wasserrohre 31 und 36 sind durch eine Buchse 45 verbunden, die in einer ringförmigen Aussparung an dem Ende der Rohre angebracht ist und im Gleitsitz gut in eine entsprechende Aussparung an dem Ende des anderen Rohrgpaßt. Auf diese Weise werden die beiden Rohre mechanisch

- 11 - miteinander

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miteinander verbunden; gleichzeitig ergibt sich eine verhältnismäßig gute Abdichtung für das Wasser, das durch die zentralen Rohre 31 und 36 fließt. Wenn eine geringe Wassermenge durch diese Abdichtung nach außen dringt, so hat dies nur geringe Bedeutung, da das Wasser nur in den ringförmigen Abflußdurchgang zwischen den Rohren 30 und 31 gelangt und mit demabfließenden Kühlmittel ausgetragen wird. Da die Buchse 45 auf wenigstens einem der Rohre gleiten kann, läßt diese Verbindung eine gewisse axiale Relativbewegung zwischen ihnen zu, so daß die thermische Expansion und Kontraktion nicht behindert wird.

Die äußeren Rohre 30 und 35 müssen mit einer im wesentlichen wasserdichten Abdichtung im Innern der mechanischen Kupplung zwischen den Wellen 21 und 28 miteinander verbunden werden. Die Kupplung selbst kann durch einen Kupplungsflansch 46, in dem die Welle 21 endet, und das Kupplungsteil 29 gebildet werden, das auf der Welle 28 der Erregermaschine befestigt ist. Die Kupplungsteile 46 und 29 haben radiale Stoßflächen und werden miteinander auf irgendeine geeignete Weise, beispielsweise durch Kupplungsbolzen 43, verbunden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Erregermaschine 26 und der Generator 10 so in ihre richtigen Lagen relativ zueinander gebracht werden, daß sich ihre Wellen zum Schluß in der Kupplungslage befinden und in geeigneter Weise miteinander ausgerichtet sind; die Verbindungen zwischen den Wasserrohren und den Leitern in den jeweiligen Wellen können dann hergestellt werden, ohne daß eine weitere Bewegung der Wellen der Erregermaschine oder des Generators erforderlich ist. Dieser Arbeitsgang kann entweder vor oder nach der Beendigung der Kupplung der einzelnen Wellen erfolgen.

Bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung endet das Rohr 35 in der Generatorwelle in einem radialen Flansch 50, der in einer dichten Verbindung an dem Ende des Rohrs 35 so angebracht ist, daß er bei Bedarf abgenommen werden kann; die Verbindung erfolgt nach einer bevorzugten Ausführungsforra durch Verkeilen, Kerbverzahnung oder

- 12 - über

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über eine Gewindeverbindung. Der Flansch 50 wird in einer ringförmigen Aussparung 5"! in dem Kupplungsflansch 46 der Generatorwelle aufgenommen und weist eine radiale Oberfläche auf, die im wesentlichen in der Ebene der Oberfläche des Flansches 46 liegt. Das Rohr 30 in der Welle der Erregermaschine endet in einem Flansch 52, der im allgemeinen einen ähnlichen Aufbau hat; der Flansch 52 kann entweder einstückig mit dem Rohr 30 ausgebildet oder abnehmbar sein, wie es in den Figuren dargestellt ist; er hat eine radiale Oberfläche, die im wesentlichen in der Ebene der miteinander im Eingriff befindlichen Oberflächen der Kupplungsteile 29 und 46 gegen die Oberfläche des Flansches 50 stößt. Dichtungen, wie beispielsweise O-Ringe 53, sind zwischen den Stoßflächen der Flansche 50 und 52 angeordnet, so daß eine flüssigkeitsdichte Abdichtung entsteht, wenn ein ausreichender axialer Einspanndruck angelegt wird. Der Flansch 50 weist eine ringförmige Oberfläche 54 auf, die mit der inneren Oberfläche der Aussparung 51 im Eingriff ist, um den Flansch 50 an den richtigen Platz zu bringen und zu fixieren; außerdem wird der Flansch 50 dadurch gegen den axialen Einspanndruck gehaltert.

Der Einspanndruck wird durch mehrere Ansätze bzw. Stützen 55 «nit Oberflächen ausgeübt, die mit dem Flansch 52 in Eingriff sind, wie sich den Figuren entnehmen läßt. Die Stützen 55 sind in einer Aussparung in dem Kupplungsteil 29 angeordnet, wobei die Zahl der Stützen beliebig ausgewählt werden kann. Wie in den Figuren gezeigt ist, sind acht Stützen 55 vorgesehen, von denen vier auf jeder Seite der vertikalen Mittellinie angeordnet sind; dadurch bleibt oben und unten Raum für die elektrischen Verbindungen, die im folgenden beschrieben werden sollen, frei. Jede der Einspannstützen 55 weist eine äußere Oberfläche 57 auf, die mit der Fläche des Kupplungeflansches 46 in Eingriff ist, so daß die Stütze in axialer Richtung schwenken kann; in dem Flansch 46 ist für jede Stütze eine Aussparung 58 vorgesehen, um diese Bewegung zu ermöglichen. Ein mit einem Gewinde versehenes Betätigungsglied 59 für jede Einspannstütze verläuft durch ausgerichtete öffnungen in dem Kupplungsteil 29 und der Stütze und ist

- 13 - in

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in den Kupplungeflansch 46 geschraubt. Der Kopf 60 jedes Betätigungsgliedes ist so ausgebildet, daß er mit einem Maulschlüssel oder einem anderen geeigneten Werkzeug in Eingriff kommen kann; wenn das Betätigungsglied 59 gedreht wird, zieht es einen Kragen 61 in Eingriff mit der Stütze 551 so daß die Stütze 55 auf ihrer Oberfläche 57 geschwenkt wird und eine axiale Einspannkraft auf den Flansch 52 ausübt. Die erforderliche Abdichtung zwischen den Wasserrohren 30 und 35 erfolgt also in dieser Weise durch eine Einspannvorrichtung, die von der Außenseite der Kupplung betätigt wird.

Bei dem in Figur 3 gezeigten Aufbau wird der Flansch 50 daduroh in seiner axialen Lage fixiert, daß die Oberfläche 54 mit dem Kupplungsflansch 46 in Eingriff kommt. Da das andere Ende dee Rohrs 35 auch in seiner Lage durch die Verbindung mit den radialen Wasserdurchgängen 37 fixiert ist, muß die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Rohr und der Welle 21 berücksichtigt werden. Dazu kann in dem Rohr 35 zwischen den Teilen ein Balg (nicht dargestellt) angeordnet werden, der die Ausdehnung aufnehmen kann. In anderen Fällen kann es zweckmäßig sein, die unterschiedliche Ausdehnung ohne die Verwendung eines Balgs zu berücksichtigen; dann wird das Rohr 35 nur an dem Punkt verankert, wo es mit den radialen Wasserdurchgängen verbunden ist, so daß sich die gesamte Anordnung aus den Rohren 30 und 35 axial in den Bohrungen der jeweiligen Wellen bewegen kann. Wenn diese Befestigungsweise eingesetzt wird, so kann der in Figur 5 gezeigte Aufbau verwendet werden, um die Flansche der Rohre einzuspannen. Wie sich aus der Darstellung ergibt, ist eine zweite Reihe von Ansätzen oder Stützen 64 vorgesehen, die den Stützen 55 entsprechen. Die Stützen 55 und 64 eines jeden Paars weisen an ihren oberen Enden miteinander in Eingriff kommende Oberflächen 65 und an ihren unteren Enden Oberflächen auf, die mit den radialen Oberflächen der Flansche 52 bzw. 50 in Eingriff kommen. Bei dieser Anordnung befindet sich der Flansch 50 im Abstand von dem Kupplungsflansch 46, wie sich der Darstellung entnehmen läßt; jede Stütze 64 weist eine Aussparuns 66 auf, die mit einer Schulter 67 in Eingriff kommt, die axial

- 14 - von

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von dem Kupplungsflansch vorragt. Das mit einem Gewinde versehene Betätigungsglied 59 verläuft in diesem Fall wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform durch eine öffnung in der Stütze 55 und wird bei 68 in die Stütze 64 eingeschraubt, wobei sich die Aussparung 66 auf einer Seite des Betätigungsgliedes 59 befindet. Wenn nun das Betätigungsglied 59 angezogen wird, so werden die beiden Stützen 64 und 55 zusammengedrückt, so daß eine axiale Einspannkraft zwischen den Planschen 50 und 52 ausgeübt wird. Die Paare von Stützen 55 und 64 werden radial durch die Schultern 67 und die Aussparungen 66 fixiert, die einen ausreichenden Zwischenraum bilden, so daß sich die gesarate Anordnung axial soweit bewegen kann, daß eine unterschiedliche Wärmeausdehnung möglich ist.

Die elektrische Verbindung zwischen den entsprechenden Leitern 40 in den beiden Wellen erfolgt ebenfalls in der Kupplung auf die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Weise. Die Leiter 40 sind Kupferteile in der Form von halben Rohren; jeder Leiter endet kurz vor dem Ende des Wasserrohrs, das er umgibt, in einem Flansch mit einer radialen Oberfläche. Jeder Leiter 40 weist ein radiales Verbindungsstück 70 auf, das an seiner Stirnfläche angebracht ist. Die Verbindungsstücke 70 bestehen nach einer bevorzugten Ausführungsform aus lamelliertem Kupfer, so daß sich die erforderliche Flexibilität und hohe Stromfestigkeit bzw. Belastbarkeit ergibt; jedes Verbindungsstück 70 endet in einem bogenförmigen Bereich 7I» der mit der Stirnfläche des Leiters 40 in Eingriff und durch Bolzen 72 an ihr befestigt ist. Die Verbindungsstücke 70 erstrecken sich radial nach außen in Aussparungen 73 in den Kupplungsteilen und weisen Kontaktklötze 74 aus Kupfer auf, die an ihnen befestigt sind; diese Befestigung kann beispielsweise durch Hartlöten erfolgen. Die Verbindungsstücke 70 können durch Isolierungselemente 75 in den Aussparungen 73 oder auf andere Weise isoliert werden. Ein Schlitz 76 ist in dem Kupplungsteil 29 der Erregermaschine mit den äußeren Enden des Verbindungsstücks 70 ausgerichtet, wobei sich Bolzen 77 durch den Kontaktklotz 74 auf

- 15 - der

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der Seite der Erregermaschine erstrecken und in den anderen Kontaktklotz eingeschraubt sind. Die Bolzen 77 sind so angeordnet, daß sie durch den Schlitz 76 zugänglich sind; obwohl in den Figuren nur 3 Bolzen dargestellt sind, kann jede beliebige, zweckmäßige Zahl von Bolzen eingesetzt werden. Sind die Kupplungsteile in geeigneter V/eise fixiert, so sind die Kontaktklötze 74· auf Jeder Seite so angeordnet, daß sie miteinander im Eingriff sind; die Bolzen 77 können dann angezogen werden, indem ein geeignetes Werkzeug durch die Schlitze 76 eingeführt wird, um die Bolzen anzuziehen und die elektrische Verbindung zu vollenden.

Eine alternative Ausführungsform zur Ausübung des Einspanndrucks auf die Flansche 50 und 52 ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Dabei sind die in Figur 5 gezeigten Stützen 55 und 64 durch Klemmringe 80 bzw. 81 ersetzt. Jeder der Ringe 80 und 81 weist eine Einspannoberfläche 82 auf, die Jeweils mit der radialen Oberfläche der Flansche 50 oder 52 im Eingriff ist . Die Ringe 80 und 81 haben auf ihrem Umfang abgeflachte Bereiche 83» die einander diametral gegenüberliegen, so daß Raum für die elektrischen Verbindungen entsteht, die auf die oben beschriebene V/eise durchgeführt werden. Weiterhin weisen die Ringe ausgeschnittene Bereiche 85 zwischen den Eingriffsoberflächen 82 auf, so daß eine bestimmte Flexibilität möglich ist. Jeder Ring hat mehrere Betätigungsglieder 85» die sich durch axiale öffnungen 86 in dem Kupplungsteil 29 erstrecken und in den Ring 81 eingeschraubt sind, wie ee bei 87 angedeutet ist. Wenn die Betätigungsglieder 85 durch die öffnung 86 angezogen werden, werden die Ringe 80 und 81 zusammengezogen, so daß der gewünschte axiale Einspanndruck auf die Flansche 50 und 52 ausgeübt wird. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Leitern 40 in den beiden Wellen werden auf die gleiche Weise hergestellt, wie es oben beschrieben und in den Figuren 3 und 4 gezeigt wurde.

Eine weitere alternative Möglichkeit, die Verbindung zwischen den Wasserrohren herzustellen, ist in den Figuren 8 und 9 gezeigt. Wie sich der Darstellung entnehmen läßt, stößt der

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Flansch 50 auf die oben beschriebene Weise gegen die innere Oberfläche der Aussparung 51 in dem Kupplungsflansch 4-6, so daß der Plansch 50 in seiner axialen Lage fixiert ist; die unterschiedliche Wärmeausdehnung wird mittels eines Balgs oder einer anderen Einrichtung berücksichtigt, wie oben beschrieben wurde. Der Plansch 52 weist auf der Seite, die von der radialen Dichtungsoberfläche abgewandt ist, eine geneigte oder konische Oberfläche 90 auf. Der Einspanndruck zwischen den Flanschen wird durch zwei Druckplatten 91 ausgeübt, von denen Jeweils eine auf jeder Seite der vertikalen Mittellinie angeordnet ist, wie in Figur 9 dargestellt ist. Jede Druckplatte weist eine geneigte Oberfläche 92 auf, die mit der konischen Oberfläche 90 des Flansches 52 im Eingriff ist. Außerdem enthält jede Druckplatte 91 mehrere radiale Verlängerungen 93» die mit radialen Löchern 94· ausgerichtet sind, die sich in den Zwischenräumen zwischen den Kupplungsbolzen durch das Kupplungsteil 29 erstrecken. Ein mit einem Gewinde versehenes Betätigungsglied 95 verläuft durch jedes Loch 94- und ist in die Kupplung eingeschraubt, so daß das Betätigungsglied 95 in Eingriff mit der entsprechenden radialen Verlängerung 93 bewegt werden kann, um einen radialen Druck auf die Druckplatte 91 auszuüben. Dieser radiale Druck bewirkt, daß die geneigte Oberfläche 92 durch die Oberfläche 90 eine axiale Kraft auf den Flansch 52 ausübt, so daß zwischen den Flanschen ein Einspanndruck hervorgerufen wird. Nachdem die Druckplatten in ihre Lagen gebracht worden sind, um die Verbindung und Abdichtung zwischen den Wasserrohren herzustellen, können die äußeren Enden der öffnungen 94· bei Bedarf mit einem geeigneten Harz 96 geschlossen werden, um sie gegen eine zufällige oder versehentliche Bewegung zu schützen. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Leitern 4-0 werden auf die oben beschriebene Weise hergestellt.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform wird der Flansch 50 auf ähnliche Weise wie in Fig. 3 in seiner Lage verankert, so daß die unterschiedliche Ausdehnung beispielsweise durch einen Balg berücksichtigt werden muss. Außerdem könnten sich die Rohre 30 und 36 auch axial in der Bohrung bewegen,

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wie oben in Verbindung mit Figur 5 erläutert wurde. Dabei

würde der Plansch 50 im Abstand von der Oberfläche der Aussparung 51 ia dem Kupplungsflansch angeordnet und mit einer konischen Oberfläche versehen, die der Oberfläche 90 ähnelt. Die Druckplatten 91 könnten dann mit einer ringförmigen Nut oder Aussparung ausgebildet werden, die Gegenflächen aufweist, um mit den entsprechenden konischen Oberflächen der Plansche in Eingriff zu kommen. Wenn die Druckplatten auf die oben beschriebene Weise einer radialen Kraft ausgesetzt werden, üben sie einen Einspanndruck auf die Flansche aus, wie es oben unter Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben wurde.

Durch die vorliegende Erfindung werden also Einrichtungen geschaffen, um die notwendigen wasserdichten Verbindungen zwischen den Wasserrohren und die notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen den Leitern herzustellen, die in den Bohrungen der Welle der Erregermaschine bzw. des Generators angeordnet sind. Dabei können Wellen in ihre endgültige Kupplungslage gebracht und in geeigneter Weise ausgerichtet werden, wobei der notwendige Einspanndruck zur Herstellung der Wasserdichten Verbindungen zwischen den Rohren erzeugt werden kann, indem Einspannteile von einer Stelle außerhalb der Kupplung betätigt werden, ohne die Lage der Wellen zu beeinflussen oder zu stören; außerdem ist keine Bewegung außer einer gegebenenfalls möglichen, geringen Verschiebung der Rohre selbst erforderlich, um sie in die Einspannlage zu bringen. Die elektrischen Verbindungen werden in ähnlicher Weise durch Bolzen hergestellt, die von einer Stelle außerhalb der Kupplung zugänglich sind, so daß auch diese Verbindungen durchgeführt werden können, ohne auf die Wellen einzuwirken. Die Verbindungen für die Wasserrohre und die elektrischen Verbindungen sind vollständig in den Kupplungsteilen eingeschlossen, die die Wellen mechanisch miteinander verkuppeln; die Kupplung kann durch die üblichen Bolzen oder andere Kupplungselemente vervollständigt werden, und zwar entweder vor oder nach der Fertigstellung der verschiedenen Verbindungen im Innern der Kupplung. Damit wird also eine

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sehr wirksame, jedoch relativ einfache Einrichtung geschaffen, um die notwendigen Verbindungen für die Wasseranschlüsse und die elektrischen Leiter im Innern der mechanischen Wellen kupplung durchzuführen.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   Generatorsatz mit einem Hauptgenerator und einer Erregermaschine, die jeweils axial ausgerichtete Wellen aufweisen, die mit einer zentralen, axial durchgehenden Bohrung versehen sind, wobei in jeder Wellenbohrung wenigstens ein Rohr für den Durchfluß eines flüssigen Kühlmittels und zwei isolierte Leiter angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (30, 31, 35, 36) und die Leiter (40) in der Generatorwelle (21) und der Welle (28) der Erregermaschine (26) axial ausgerichtet sind, wobei die Rohre in der Nähe der Stoßflächen der Wellen (21, 28) in radialen Stoßflanschen (50, 52) enden, daß zwischen den Flanschen (50, 52) eine Abdichtung angeordnet ist, daß außerhalb der Flansche (50, 52) eine Einspannvorrichtung vorgesehen ist, um die radialen Flansche (50, 52) zur Herstellung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zusammenzudrücken, wobei die Einspannvorrichtung Oberflächen aufweist, die mit wenigstens einem der radialen Flansche (50, 52) in Eingriff kommen, wobei durch Betätigung der Einspannvorrichtung eine axiale Kraft auf die Flansche (50, 52) ausgeübt wird, um sie zusammenzudrükken, daß eine Einrichtung zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen den entsprechenden Leitern (40) der Wellen (21, 28) des Generators (10) und der Erregermaschine (26) und eine Kupplung (29, 46) zur mechanischen Verbindung der Wellen (21, 28) des Generators (10) und der Erregermaschine (26) vorgesehen sind, wobei 1±e Kupplung (29, 46) die Einspannvorrichtung und die elektrischen Verbindungen (40) umschließt und öffnungen aufweist, und daß die Einspannvorrichtung durch eine mit

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   den öffnungen in der Kupplung (29, 46) zusammenwirkende Betätigungseinrichtung (59, 85, 95) betätigbar ist, die zur Betätigung der Einspannvorrichtung von der Außenseite der Kupplung hermit der Einspannvorrichtung in Eingriff bringbar ist.

   2· Generatorsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung mehrere, radial angeordnete Stützen (55» 64) aufweist, die schwenkbar in der Kupplung (29, 4-6) gehaltert sind, und daß die Betätigungseinrichtung zur Beaufschlagung der Stützen (55, 64-) durch die öffnungen in der Kupplung (29, 46) bedienbar ist, wobei der Einspanndruck auf die Flansche (50, 52) ausgeübt wird.

   3. Generatorsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die öffnungen axial durch die Kupplung (29, 46) erstrecken und ein mit einem Gewinde versehenes Glied (59) enthalten, das durch jede öffnung verläuft und mit einer der Stützen (55, 64-) zu ihrer Betätigung in Eingriff kommt.

   4·. Generatorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung ein Paar Ringe (80, 81) aufweist, die die Rohre (30, 31, 35, 36) umgeben und mit den Oberflächen der Flansche (50, 52) in Eingriff kommen, die den Stoßflächen gegenüberliegen, und daß die Betätigungseinrichtung (85) durch öffnungen in der Kupplung (29, 4-6) bedienbar ist, um zur Ausübung eines Einspanndrucks auf die Flansche (50, 52) die Ringe (80, 81) aufeinander zu zu ziehen.

   5· Generatorsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (86) axial durch die Kupplung (29, 46) verlaufen, und daß die Betätigungseinrichtung ein mit einem Gewinde versehenes Glied (85) enthält, das durch die öffnungen (86) zugänglich ist und mit den Ringen (80, 81) in Eingriff kommt, um sie aufeinander zu zu ziehen.

   - 21 - Generatorsatz

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   6. Generatorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Flansche (52) eine zu der Achse der Rohre (30, 31, 35* 36) geneigte Oberfläche (90) hat, wobei die Oberflächen (92) mehrerer Einspannglieder (91) mit der Oberfläche (90) dea Flansches (52) in Eingriff kommen, daß radiale öffnungen (94·) durch die Kupplung (29, 46) verlaufen, und daß die Betätigungseinrichtung durch die öffnungen bedienbare, mit einem Gewinde versehene Glieder (95) zur Ausübung eines radialen Drucks auf die Einspannglieder (91) enthält.

   7· Generatorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (29,46) zusätzliche öffnungen für den Zugang zu der Einrichtung zur Herstellung der elektrischen Verbindungen aufweist.

   8. Generatorsatz mit einem Turbinengenerator und einer Erregermaschine, der so aufgebaut und eingesetzt wird, wie es hier unter Bezugnahme auf die bäligenden Zeichnungen beschrieben und erläutert ist.

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