DE690690C

DE690690C - Unipolarmaschine mit Schleifring

Info

Publication number: DE690690C
Application number: DE1933I0046533
Authority: DE
Original assignee: Inland Steel Co
Current assignee: Inland Steel Co
Priority date: 1933-02-15
Filing date: 1933-02-15
Publication date: 1940-05-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Unipolarmaschine für hohe Stromstärken bei niedriger Spannung, insbesondere zum Schweißen. Mit den bisher bekannten Unipolarmaschinen war es nicht möglich, einen zum Schweißen, insbesondere zum Schweißen sogenannter Leichtwandrohre, brauchbaren Strom zu erzeugen, der beispielsweise eine Stärke von 150000 bis 200 000 Ampere oder eine diesem Wert angenäherte Stromstärke bei einer Spannung von etwa 10 bis 15"VoIt aufweist. Die Hauptgründe hierfür liegen in den hohen Verlusten am Schleifring des Generators · und in Verbindung hiermit in der Reibung der Bürsten und der Berührung zwischen den Bürsten und dem Schleifring, wodurch in erheblichem Umfang Wärme entwickelt wird, so daß Bürsten und Schleifring verbrennen.

Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß der Schleifring von einer oder mehreren Kühlleitungen durchsetzt ist, die an als Zu- bzw. Ableitung für einen Flüssigkeitsstrom dienende Bohrungen der Läuferwelle angeschlossen sind.

Es ist an sich bekannt, sowohl elektrische Maschinen als solche als auch z. B. deren Kollektoren bzw. Schleifringe auf die verschiedenste Art und Weise zu kühlen. Gleichwohl ist es bisher nicht möglich gewesen, mit Hilfe von Unipolarmaschinen dauernd einen Strom hoher Stromstärke bei niedriger Spannung zu erzeugen und diese Maschinengattung für wichtige Zwecke, für die sie bisher trotz ihrer sonstigen Vorteile nicht geeignet war, wie z. B. zum Schweißen, brauchbar zu machen.

Erst dadurch, daß erkannt worden ist, daß ein ganz bestimmter Teil des einpoligen Generators, nämlich der Schleifring, die Ursache der Übelstände ist und daß auf einfache Weise durch Kühlung gerade dieses Teiles die genannten Nachteile beseitigt werden können, wurde es möglich, die Leistung des Generators schlagartig in dem Maße zu steigern, daß er jetzt auch für dauernde Erzeugung hoher Stromstärken niedriger Spannung verwendet werden kann.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Leitungen im Schleifring schlangenförmig oder spiralig verlaufen zu.lassen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind erfindungsgemäß die Kühlleitungen in dem Werkstoff bzw. Metallteil des Schleifringes angeordnet und von dessen innerer und äußerer Oberfläche völlig begrenzt bzw. vollständig von ihm umgeben. -

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt der einen Half tepdesgfeidhp öligen Gleichstromgenerators.

Fig. 2 ist eine ähnliche Ansicht der anderen Generatorhälfte.

Fig. 3 ist eine Ansicht nach Linie 3-3 der Fig. 2, gesehen in Richtung der Pfeile.

Fig. 4 stellt einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2, gesehen in 'Richtung der Pfeile, dar.

Fig. 5 ist ein Schnitt nach Linie 5-5 in Fig. 4, in Richtung der Pfeile gesehen.

Der dargestellte Generator besteht aus einem Gestell 7 aus magnetischem Werkstoff, to z. B. Gußstahl, das in der Mitte mit einem Ring 8 versehen ist, der in kreisförmiger Anordnung Arme 9 trägt, die sich in der Längsrichtung des Gestells nach beiden Seiten erstrecken. Die Arme 9 sind an ihren äußeren Enden mit Ringen 10 verbunden, die im wesentlichen parallel zum Ring 8 verlaufen. Der Generator besitzt außerdem für die Felderregung fest angebrachte Spulen 11, die von Armen 12 an den Ringen 10 getragen werden ao Die Erreger spulen 1,1 erzeugen zwei sich über die Ringteile 8 und 10, Arme 9 und den weiter unten beschriebenen Läufer erstrekkende Magnetfelder, die sich im Ring 8 vereinen.

Der Läufer 13 der Maschine besteht aus magnetischem Werkstoff und ist mit seinen die Läuferwelle bildenden Zapfen in Böcken 14 gelagert, die sich an den Enden des Gestells 7 befinden. In der Mitte zwischen seinen Enden besitzt der Läufer einen Ringflansch 15, der eine ringförmige Erweiterung bildet, die im Loch 16 des Ringes 8 liegt. Der Durchmesser des Loches 16 ist so bemessen, daß der Läufer 13 das nötige Spiel beim Umlauf besitzt.

An dem Läufer 13 sind an den gegenüberliegenden Seiten seines Ringflansches 15 isoliert mittels der bei 17 angedeuteten Teile rohrförmige Schleifringe 18, vorzugsweise aus Kupfer, angebracht. Die dem Flansch 15 zugewandten Enden dieser Schleifringe haben Ringflansche 19, und jeder Schleifring 18 ist vorzugsweise aus einer Mehrzahl von Segmenten i8^a gebildet, die gegeneinander, wie bei i8^ö dargestellt, isoliert sind¹. Diese Schleifringteile sind elektrisch miteinander mittels einer kreisförmigen Reihe von Ankerleitern 20 verbunden. Die Ankerleitern 20 sind an ihren Enden mit den Flanschen 19 verbunden und erstrecken sich durch öffnungen 21 in der Verbreiterung 1S des Läufers 13. Sie sind gegenüber den Wandungen der Öffnung 21 durch Hülsen 22 isoliert.

Mit den Schleifringen 18 arbeiten zwei Sätze von Stromleitungsbürsfen 23 zusammen. Diese Bürstensätze werden von zwei Stabreihen 24 getragen, von denen jede gleichtriittig zum Läufer 13 liegt. Die Stäbe 24 sind an ihrem einen Ende in eingelassenen Teilen 25 aus Isolierstoff gelagert, die mittels Schrauben 25^er in Ausnehmungen 26 an der Außenseite des Ringes 8 befestigt sind. An ihrem anderen Ende sind die Stäbe 24 isoliert durch öffnungen in den Schlußteilen 10 hindurchgeführt und mit Kollektorringen 27 verbunden, die außerhalb des magnetischen Feldes liegen und die Läuferzapfen konzentrisch in einigem Abstand umgeben.. Die Kollektorringe bilden die Klemmen des Generators.

In der Ausführungsform sind zusätzliche Graphitbürsten 28 dargestellt, die mit den Schleifringen 18 in Berührung stehen. Diese Bürsten werden von stabförmigen Vorsprüngen 29 »der Halter 30, die an den Armen 9 befestigt sind, getragen.

Gemäß der Erfindung findet nun eine innere Kühlung der Schleifringe 18 statt. Die für diesen Zweck verwendeten Einrichtungen bestehen aus einer Leitung 31, die in an sich bekannter Weise in der Mitte des Läufers 13 angeordnet ist. Das eine Ende dieser Leitung ist mit einem Rohr 32 verbunden, das in einer Stopfbuchse 33 an dem Kopf 34 gelagert ist. Der Kopf 34 ist an dem einen Lagerbock befestigt, in dem der Läuferzapfen umläuft. Die Stopfbuchse 33 ist mit einem Rohr 35 verbunden, das zu einer geeigneten Flüssigkeitszuflußquelle führt. Beispielsweise kann Öl oder Wasser oder bei kleinen Maschinen gewünschtenfalls auch verdichtete Luft verwendet werden. Der Läuferzapfen, in dem das Rohr 32 liegt, ist bei 36 ausgedreht, um eine das Rohr 32 umgebende Kammer zu bilden, die nicht in Verbindung mit der Leitung 31 steht. Das äußere Ende der Kammer 36 mündet in eine Kammer 37 in dem Kopf 34. Durch den Auslaß 38 der Kammer 37 entweicht die Kühlflüssigkeit, die dem Schleifring 18, wie nachstehend beschrie- ioo ben, zugeführt wird.

Jeder Schleifringteil i8^a enthält eine Leitung 39 in Schlangenform. Das Einlaßende 40 dieser Leitung ist an einen Nippel 41 angeschlossen, der durch ein biegsames Gummirohr 42 mit einem Rohr 43 verbunden ist. Für jeden Leitungsstrang 39 ist ein Rohr 43 vorgesehen und am Läufer befestigt. Die Gummirohre 43 stehen jeweils mit Querkanälen 44 in dem Läufer in leitender Ver- no bindung, die in die Leitung 31 einmünden. Die Auslaßenden 45 der Spiralleitungen 39 sind ähnlich mit Nippeln 46 durch Gummirohre 47 an Rohre 48 angeschlossen, die auf dem Umfang des Läufers 13 befestigt sind und mit Querkanälen 49 in dem Läufer in leitender Verbindung stehen. Diese Kanäle münden in Kanäle 50 in dem Läufer, die an dem einen Ende geschlossen und am entgegengesetzten Ende offen sind und durch Querkanäle 51 mit der Kammer 36 in Verbindung stehen.

Claims

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die dem Rohr 315 zugeleitete Kühlflüssigkeit in jedem Leitungsstrang 39 durch dessen Einlaßöffnung eintritt und dann durch dessen Auslaß zu dem Austrittskanal 50 in dem Läufer 13 weiterströmt, von wo sie weiter zu dem Auslaß 38 fließt. Auf diesem Strömungswege durch die Schleifringe 18 nimmt die Kühlflüssigkeit wirksam und rasch die während des Betriebes der Maschine erzeugte Wärme auf, führt sie ab und verhindert so eine schädliche Erwärmung, die entsteht, wenn der ursprünglich richtige Bürstenkontakt nicht mehr vorhanden ist. Die an dem Läufer 13 angebrachten Schleifringe 18 können sich in Richtung der Läuferachse frei ausdehnen, wenn sie während des Betriebes der Maschine heiß werden. Dadurchjvird das für die Stromerzeugung schädliche Verziehen der Schleifringe 18 vermieden. Obwohl eine besondere Ausführungsform des Generators dargestellt und beschrieben worden ist, so soll gleichwohl die Erfindung nicht hierauf beschränkt werden, sondern man kann verschiedene Abänderungen und Ergänzungen vornehmen, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen. • Patentansprüche:

1. Unipolarmaschine für hohe Stromstärken bei niedriger Spannung, insbesondere zum Schweißen, mit Schleifring, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifring ' (18) von einer oder mehreren Kühlleitungen (39) durchsetzt ist, die an als Zu- bzw. Ableitung für einen Flüssigkeitsstrom dienende Bohrungen (31, 36) der Läuferwelle (13) angeschlossen sind.'

2. Unipolarmaschine nach Anspruch 1, 4« dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (39) im Schleifring schlangenförmig oder spiralförmig verlaufen.

3. Unipolarmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleitungen (39) in dem Werkstoff bzw. Metallteil des Schleifringes liegen und von dessen innerer und äußerer Oberfläche völlig begrenzt bzw. vollständig von ihm umgeben sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen