DE2806006C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor eines Turbogene­ rators mit supraleitender Erregerwicklung gemäß dem Gattungs­ begriff des Anspruchs 1.

Mit diesem Gattungsbegriff nimmt die Erfindung Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der DE-OS 21 07 535 ergibt.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Her­ stellung der Kühlkanäle am Wellenende eines derartigen Rotors.

Es ist allgemein bekannt, daß bei verschiedenen Anord­ nungen Kühlkanäle verwendet werden, die auf der Oberflä­ che des zu kühlenden Körpers angeordnet sind. Solche Kühl­ kanäle verwendet man auch bei Turbogeneratoren mit supraleitender Erregerwicklung. Im Artikel "Turbogenera­ toren mit supraleitender Erregerwicklung" in Bull. SEV 64 (1973) 17, 18. August, S. 1040-1050, ist auf S. 1043 in Fig. 3 ein Längsschnitt eines Turbogenerators mit supra­ leitender Erregerwicklung dargestellt. Die Erregerwick­ lung wird durch das flüssige Helium gekühlt. Der die Wicklung tragende kalte Rotorkörper ist innerhalb eines äußeren, warmen Zylinders angeordnet. Die Befestigung des inneren Rotorkörpers und die Übertragung des Dreh­ momentes an die Wellenenden erfolgt über dünne Über­ gangsstücke, die zusätzlich mit Helium-Gas gekühlt wer­ den. Zur Kühlung könnten Kühlspiralen verwendet werden, die aus einem spiralförmig gewickelten Rohr bestehen, das auf die Wellenenden aufgeschweißt, hartgelötet oder eingewalzt ist. Der Nachteil dieser Ausführungs­ form liegt darin, daß die Verbindungsnähte an die me­ chanisch sehr hoch beanspruchten Oberflächen zu liegen kommen bzw. der Wärmeübergang vom Wellenende in das Kühlmedium behindert ist.

Aus der DE-OS 21 07 535 ist ein Rotor eines Turbogenerators mit supraleitender Erregerwicklung bekannt, dessen Wellenende mit Kühlkanälen versehen ist. Diese Kühlkanäle sind an der Innenwandung des Endteils angeordnet und werden von flüssigem Helium durchströmt. Über die Art der Verbindung der Kühlkanä­ le mit dem Endteil und über die Herstellung der Kanäle selbst sind der DE-OS 21 07 535 keine Einzelheiten entnehmbar.

Die DE-PS 8 75 815 bezieht sich auf einen Kühler für Vakuumge­ fäße mit nach außen vorspringenden Kühlrippen zur Vergröße­ rung der Kühlfläche. Die Rippen sind als hohle, vorzugsweise langgestreckte Vorsprünge ausgebildet, die aus dem Material der Gefäßwand allseitig nahtlos, vorzugsweise durch Prägen, Drüc­ ken oder Ziehen, hergestellt sind. Aus dieser Patentschrift ist ferner eine Vergrößerung der Kühlfläche zu entnehmen, bei welcher Rippen auf die Gefäßwand aufgesetzt, beispielsweise aufgeschweißt, werden, oder es wird das Material der Gefäß­ wand so gefaltet, daß Rippen entstehen, die an ihren beiden Enden zugeschweißt werden. Durch den von den Rippen eingeschlos­ senen Raum wird ein Kühlmittel geführt.

Aus der DE-AS 12 76 801 ist ferner ein Kapselgehäuse bekannt, bei welchem an der Oberfläche Rippen oder Stege zur Erhöhung der Wärmeabgabe angeordnet sind. Diese Rippen oder Stege sind dabei so angeordnet oder angebracht, daß unmittelbar an diesen selbst allein durch ihre Form und/oder ihre gegenseitige Lage weitere Bauteile, wie Füße, Klemmenkästen oder dergleichen, ohne zusätzliche Hilfsmittel lösbar befestigt werden können.

Aus der US-PS 33 87 653 ist schließlich ein Wärmetauscherele­ ment in Stangenform bekannt, das auf einer Breitseite mit einem U-förmigen Kanal mit halbkreisförmigen Nutgrund versehen ist. In diesen Kanal wird ein Rohr aus gut wärmeleitendem Material eingelegt und die beiden freien Enden werden aufeinanderzugebo­ gen.

Ausgehend vom Bekannten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun­ de, einen Rotor der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß ohne Schwächung des Endteils des Rotors dieses mit Kühlka­ nälen versehen werden kann, die einfach herzustellen sind und einen guten Wärmeübergang zwischen dem durch die Kühlkanäle fließenden Kühlmittel und dem zu kühlenden Maschinenteil er­ möglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.

Die Erfindung sowie die mit ihr erzielbaren Vorteile werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ansicht auf ein Wellenende eines Turbogenerators mit einer Kühlspirale,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Detail einer fertigen Kühlspirale und ein Detail der Lippen vor dem Zusammenpressen im Querschnitt.

Das als Zylinder ausgebildete Wellenende eines Turbogenerator- Rotors mit supraleitender Erregerwicklung ist gemäß Fig. 1 mit Kühlspiralen 2 versehen. Die äußeren Teile der Kühlspiralen 2 sind durch Materialverdickun­ gen 3 gebildet. Der in Fig. 1 dargestellte Schnitt ist nur bis zu der Achse 4 gezeichnet. In Fig. 2 sind auch die Kühl­ kanäle 5 sichtbar, die in den Kühlspiralen 2 ausgebildet sind. Ein innerer Raum des Wellenende-Zylinders 1 ist mit der Ziffer 6 bezeichnet. Die Lippen 2′ werden mit Schweiß­ nähten 7 zusammengefügt. Im linken Teil der Fig. 3 sind zwei Lippen 2′ der Kühlspirale 2 gezeigt. In oberen Tei­ len der Lippen 2′ sind die Materialverdickungen 3 dar­ gestellt. Im rechten Teil der Fig. 3 sieht man eine ferti­ ge Kühlspirale 2 mit dem Kühlkanal 5 und der Schweiß­ naht 7. Die Lippen 2′, die im linken Teil der Fig. 3 dar­ gestellt sind, werden z. B. durch zwei Schienen geführt, die sich zueinander nähern und somit die Enden 3 der Lip­ pen 2′ zusammendrücken. Zu demselben Zweck können auch hin­ tereinander angeordnete Rollen dienen, die je paarweise angeordnet sind und deren Abstand immer kleiner ist. Da­ nach folgt das Zusammenschweißen der Enden 3, das z. B. als Plasma-Schweißen oder TIG-Schweißen (TIG = Tung­ sten Inert Gas) ausgeführt werden kann.

Die Schweißverbindungen liegen außerhalb der hochbean­ spruchten Zonen und der Wärmeübergang zwischen dem Kühl­ kanal 5 und dem zu kühlenden Körper 1 erfolgt ohne Hin­ dernis.

Die Lippen 2′ können auch andere Formen aufweisen, die Kühlkanäle 5 müssen nicht rund ausgeführt werden und an Stelle der Schweißnähte 7 kann man auch andere an sich bekannte Verbindungen, z. B. andere Schweißverbindungen, Löt­ verbindungen oder sogar Klebestellen verwenden.

Claims (3)

1. Rotor eines Turbogenerators mit supraleitender Erreger­ wicklung, dessen Wellenende mit Kühlkanälen versehen ist, durch welche ein Kühlmittel hindurchleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (5) am Außenumfang angeordnet sind, daß die Wandung der Kühlkanäle (5) durch zwei zusammengedrückte, mit dem Wellenende einstückig ausgeführte Lippen (2′) gebildet ist, deren freie Enden mit Materialverdickungen (3) versehen sind und dort ver­ schweißt oder verlötet sind.

2. Verfahren zur Herstellung der Kühlkanäle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der äußeren Oberfläche des Wellenendes (1) zwei Lippen (2′) ausgeführt werden und daß danach die Enden (3) dieser Lippen zusammengedrückt und miteinander verschweißt oder verlötet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (3) der Lippen (2′) in einem Arbeitsgang kontinu­ ierlich zusammengedrückt und danach verbunden werden.