DE3232102A1

DE3232102A1 - Schleifringanordnung zur erregerstromzufuehrung an turbogeneratoren grosser leistung

Info

Publication number: DE3232102A1
Application number: DE19823232102
Authority: DE
Inventors: Karl 6800 Mannheim Blank
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-08-28
Filing date: 1982-08-28
Publication date: 1984-03-01

Description

Bei Turbogeneratoren großer Leistung ist es bekannt, zur Küh-
lung der durch hohe Erreger ströme stark belasteten Schleifringe an einem oder auch an beiden Enden der Schleifringe Radialventilatoren vorzusehen. Es ist weiterhin bekannt, die Gesamtlänge der Schleifringe zu unterteilen und dabei den gewählten verhältnismäßig großen Abstand zwischen den Schleifringteilen für die Zu- und Abführung von Kühlluft zu verwenden. Bei einer anderen bekannten Anordnung wird ein wesentlich größer als der Schleifringdurchmesser vorgesehener doppelflutiger Radialventilator zur Intensivierung der Schleifringkühlung verwendet.
Die genannten Schleifringanordnungen verstärken zwar mit ihren sowohl an den Innen- und Außenseiten als auch bei unterteilten Schleifringen zwischen diesen vorgesehenen Radialventilatoren die Kühlung der Schleifringe selbst, behindern aber durch den dafür beanspruchten Platz die Anordnung reichlich zu bemessender und vor allem gut kontrollierbarer Stromzuführungselemente, denen gerade an Schleifringen mit sehr hohen Strömen große Bedeutung zukommt.
Die Erfindung besteht nun darin, daß für die Heran- bzw. Abführung der sehr hohen Ströme an die Schleifringe, am Außendurchmesser gekühlte Zwischenschrumpfringe, die die Isolation zur Welle fest umschließen und auf die die Schleifringe aufgeschrumpft sind, beidseitig konzentrisch vor die Schleifringstirnflächen vorgezogen sind, so daß hier über Kontaktmuttern mehrfach eine Verbindung zu den isoliert im Zentrum der Welle untergebrachten Erregerstromschienen durch in diese eingeschraubte und gekühlte Erregerstrombolzen hergestellt wird, wobei in den Stromschienen ebenfalls Kühlluftkanäle vorgesehen sind.
Die notwendige, intensive Kühlung der Schleifringe wird dabei gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß neben den Radialventilatoren am Ende der Schleifringe, die hauptsächlich mit ihrem angesaugten Luftstrom den Schleifringinnenmantel und den Außenmantel des stromführenden Zwischenschrumpfringes kühlen mit Vorteil Axialventilatoren am Anfang der Schleifringe angeordnet sind, die die an der Schleifringoberfläche erzeugte Wärme durch hohe Anströmgeschwindigkeit kühlen, wobei sich dieser axiale Luftstrom am Ende der Schleifringe mit dem Luftstrom der Radialventilatoren vereinigt und dort gemeinsam, geführt durch Luftführungsteile, die an den Außenwänden der Bürstenbrücken vorgesehen sind, einem für beide Schleifringe gemeinsamen Abluftschacht zugeführt wird.
In den Zeichnungen gibt eine Ubersichtszeichnung und 4 dazugehörige Detailzeichnungen einen überblick über den Gegenstand der Erfindung.
Es zeigt: Fig. 1 die Schleifringanordnung im Längsschnitt.
Fig. 2 im Längsschnitt einen Teil der Schleifringanordnung in größerem Maßstab mit dem vielfach unterteilten, auf den gekühlten Zwischenschrumpfring aufgeschrumpften Schleifringen, mit am Ende der Schleifringe angeordnetem Radialventilator und gekühltem Erregerstrombolzen mit gekühlter Kontaktmutter am vor die Schleifringe konzentrisch vorgezogenen Zwischenschrumpfring, wobei die Kühlluft über einen Luftüberleitungskanal in der Erregerleitungsstromschiene herbeigeführt wird.
Fig. 3 in größerem Maßstab einen Wellenquerschnitt vor den Schleifringen mit im Zentrum der Welle isoliert geführten Erregerstromschienen mit in diese in Zwillingsanordnung eingeschraubten, gekühlten Erregerstrombolzen und auch gekühlten Kontaktmuttern, mit auf die Bolzen aufgeschraubten Kühllufteinführungselementen und mit vor den Schleifringen angeordnetem Axialventilator.
Fig. 4 in größerem Maße wiederum wie in Fig. 3 gekühlte Erregerstrombolzen und Muttern in Zwillingsanordnung mit auf die Bolzen aufgeschraubten Kühlluftaustrittselementen.
Fig. 5 in größerem Maßstab Erregerstrombolzen in Zwillingsanordnung mit Kühlluftzu- und Abführung über eine überleitungsbohrung in der zentralen Stromschiene.
In den Figuren ist die Schleifringanordnung mit 1, die distanzierten Schleifringe mit den seitlich heruntergezogenen Kühlflächen mit 1.1, der gekühlte, vor die Schleifringe beidseitig konzentrisch hervorgezogene, stromführende Zwischenschrumpfring mit 1.2, mit seinen zu den Schleifringen gemeinsamen Kühlnuten 1.3 und seiner Isolierung zur Welle 1.4. Der Radialventilator hinter den Schleifringen ist mit 2, der Axialventilator vor den Schleifringen mit 3 bezeichnet. Die mit Kühlbohrungen 4.1 versehenen Erregerstrombolzen sind mit 4, die auf diese aufgeschraubten, gekühlten Kontaktmuttern mit 5, die darüber aufgeschraubten Kühllufteinführungselemente mit 6, die Kühlluftaustrittselemente mit 7 bezeichnet. Die Erregerwelle, die die Zwischenschrumpfringe und die Schleifringe trägt, ist mit 8, die im Zentrum der Welle isoliert untergebrachten, mit Luftüberleitungskanälen 9.1 versehenen Erregerleitungsstromschienen sind mit 9 bezeichnet.
Die als Reserve an die gleiche Polarität der Schleifringe, aber an die Gegenpolarität der inneren Erregerleitungsstromschienen eingeschraubten Erregerstrombolzen 4 tragen Isoliermuttern 10.
Die Bürstenbrücken mit ihren Linealen zur Aufnahme der Kohlebürsten sind mit 11, die daran befestigten Luftführungssegmente mit 11.1 und die der Abführung der Kühlluft zwischen den Bürstenbrücken dienenden Luftführungsteile sind mit 11.4 bezeichnet.
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Claims

Schleifringanordnung zur Erregerstromzuführung an Turbogeneratoren großer Leistung Patentansprüche 1. Schleifringanordnung zur Erregerstromzuführung an Turbogeneratoren großer Leistung für die Beherrschung größter Erregerströme, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Intensivierung der Kühlung der Schleifringe neben den bisher bekannten Radialventilatoren am Ende der Schleifringe, diesen am Anfang zusätzlich unmittelbar Axialventilatoren vorgeschaltet sind, die der Schleifringoberfläche, an der die Wärme durch Bürstenreibung und Stromübergang erzeugt wird, Kühlluft mit großer Geschwindigkeit zuführen, dabei die Radialventilatoren wirkungsvoll unterstützend und daß außer den Schleifringen auch die der Stromzu- und Abführung zu diesen dienenden Teile intensiv gekühlt sind, wie die die Isolation zur Welle fest umschließenden Zwischenschrumpfringe unter den Schleifringen, die beidseitig stromführend vor die Schleifringe vorgezogen sind und weiterhin die mit diesen Zwischenschrumpfringen über Kontaktmuttern in Verbindung stehenden Erregerstromzuführungsbolzen, die vor bzw.

hinter den Schleifringen gut kontrollierbar in die im Innern der Welle isoliert geführten Stromschienen eingeschraubt sind und die ihrerseits in die Kühlluftversorgung der Erregerstrombolzen einbezogen sind.

2. Schleifringanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifring in eine Vielzahl von Einzelschleifringen aufgeteilt ist, die auf den Zwischenschrumpfring unter den Schleifringen mit geringem Abstand durch Glasfaserstifte distanziert aufgeschrumpft sind, um den bei direkter Berührung möglichen Passungsrost zu vermeiden.

3. Schleifringanordnung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schleifringflanke mit einem Abstand, der in etwa der Rillungsbreite an der Schleifringoberfläche entspricht, radial heruntergezogen ist, um die Kühlflächen der Schleifringe wesentlich zu vergrößern, wobei der geringe Abstand an den distanzierten kurzen, radialen Innenflächen den Durchsatz von Kühlluft ermöglicht, um einen Austausch von Kühlluft an den Schleifringseitenflächen zu erreichen.

4. Schleifringanordnung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenschrumpfring bei großen Schleifringbreiten unterteilt ist, wobei an den Stoßstellen für einen entsprechenden Kriechweg zur Welle Sorge getragen ist und daß die entsprechend dicken Zwischenschrumpfringe am Außenmantel, korrespondierend oder versetzt zu Axialnuten im Schleifringinnenmantel selbst, Axialnuten aufweisen, durch die von den Radialventilatoren am Ende der Schleifringe Kühlluft gesaugt wird.

5. Schleifringanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß für die Beherrschung der großen Stromstärken die Erregerstromzuführungsbolzen axiale Kühlluftbohrungen aufweisen und daß diese Bolzen mit Vorteil an der Außen- und Innenseite der Schleifringe in Zwillingsanordnung vorgesehen sind.

6. Schleifringanordnung nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt zwischen den Erregerstromzuführungsbolzen und den stromführenden Zwischenschrumpfringen über sich selbst durch entsprechend in ihnen angeordnete Kanäle und Bohrungen gekühlte Kontaktmuttern hergestellt ist.

7. Schleifringanordnung nach Anspruch 1, 5 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß auf die Erruge^stromzuführung^sbolzen oberhalb der Kontaktmuttern besonders geformte Aufsätze mit radialer Differenz der an ihnen vorgesehenen Luftein- bzw.

Austrittsöffnungen für eine Kühlluftförderung in den durchbohrten Erregerstrombolzen erreicht wird.

.8. Schleifringanordnung nach Anspruch 1 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlluftförderung in den Erregerstrombolzen der Zwillingsanordnung an den Einschraubstellen derselben in die zentralen Stromschienen in der Welle eine Luftüberleitungstasche vorgesehen ist.

9. Schleifringanordnung nach Anspruch 1, 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftförderung in den durchbohrten Erregerstrombolzen über einen Kühikanal in den zentralen Stromschienen innerhalb der Welle erfolgt, mit einem bevorzugten Eintritt der Kühl luft an den Erregerstrombolzen vor den Schleifringen und einem Austritt an den Erregerstrombolzen zwischen den Schleifringen.

10. Schleifringanordnung nach Anspruch 1 und 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß zur jeweiligen Polarität eines Schleifringes Maßnahmen getroffen sind, den Schleifring bei irgendeinem Defekt an einem der Erregerstromzuführungselemente auf die andere Polarität der zentralen Stromschienen umzuschalten, da die Erregerstrombolzen an jedem Schleifring jeweils auch für die andere Polarität vorgesehen sind, wobei an diesen an Stelle stromführender Muttern zunächst nur Muttern aus Isoliermaterial vorgesehen sind.