DE7503734U - Erregerleitungs-durchfuehrungsbolzen - Google Patents
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Description
6/75 PL/Ca
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Erregerleitungs-Durchführungsbolzen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Erregerleitungs-Durchführungsbolzen
in der Welle einer elektrischen Maschine, insbesondere Turbogenerators, der mit einem in der
Welle zentral geführten, massiven Erregerleiter mechanisch und elektrisch verbunden ist.
An den ständjg wachsenden Turbogenerator-Einheiten zur Er-',',euciunK
elektrischer Energie w'ichr.t zwangsläufig auch die
für die lienrratoren notwendige Erregerlei atung, b/.w, der Ern.'f.erraroni,
der der Motorwicklung den Turbogenerators-Rotorc
:■,ui'-.ele.i.t,(?t. werden iiiuoc. Bekanntlich erfolgt die Führung der
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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 Erregerstrombolzen
vorgenommen. Ein solcher Bolzen ist z.B. im DOS 1 813 867 beschrieben und abgebildet.
Bei den zu bewältigenden hohen Strömen kommt man im oberen Leistungsbereich je Strang nicht mehr mit einem Erregerstrombolzen
aus und muss daher zwei parallel geführte Bolzen in die zentral geführten Stromschienen einsetzen. 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.
Die Anwendung von parallel geführten Bolzen ist bereits bekannt und man hat für diese Bolzen sowohl Metall-Legierungen
als auch Stahl verwendet. Bolzen aus Metall-Legierungen haben Vorteile wegen ihrer guten elektrischen Leitfähigkeit, Stahlholzen
dagegen bieten wegen ihrer wesentlich höheren Pestig-
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keit eine grössere mechanische Sicherheit. Bei der Anwendung von zwei parallel geführten Bolzen sind für diese neben
der hohen Zugbeanspruchung zusätzliche Biegebeabspruchungen zu berücksichtigen, die sich dadurch ergeben, dass die gekoppelten
Bolzen nicht die aus der Durchbiegung der Welle resultierende Winkellage zueinander ohne Zwang annehmen können. Infolge
der Kopplung erfährt das Rechtecksystem aus Schiene, Bolzen und diese verbindenden Leiter eine Verschiebung zu
einem Parallelogramm mit der Folge von zusätzlichen Biegebeanspruchungen der Bolzen an der Einspannstelle. Die Verschiebund
der äusseren Bolzen ist dabei grosser als die des inneren auf der Wicklungsseite gelegenen, da dieser durch den
in einer Wellennut verkeilten Anschlussleiter in seiner Lage weitgehend fixiert ist. Haben die Bolzen auf etwa der Hafte
ihrer Länge noch eine Abfangung durch eine mit Gewinde aufgeschraubte Ringmutter, so ergeben sich für die Bolzen an
dieser Einspannstelle die ungünstigsten Bedingungen.
Aus diesen durch Versuche erhärteten Ueberlegungen ist für zwei parallel geführte Erregerstrombolzen der Stahlbolzen
von erheblichen Vorteil, da er die zu erwartenden Biegewechsel-Zusatzbeanspruchungen
ohne Nachteil übernehmen kann, während Metall-Lep.ifH'unpen hierfür wp i t weniger geeignet sind.
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Uir. on hohen elektrischen Belastungen zu genügen, müssen die
Ctahlbolzen jedoch eine intensive Kühlung erfahren, um den Nachteil
der weit geringeren Leitfähigkeit gegenüber Metall-Legierungen auszugleichen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Erregerleitungs-Durchführungsbolzen
zu schaffen, welcher die Nachteile des Bekannten nicht aufweise und eine genügende Kühlung ermöglicht.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass
der Erregerleitung.s-Durchführungsbolzen mit einer inneren Kühlung
versehen ist. Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass mit der inneren Kühlunghohe elektrische Belastungen
ermöglicht werden.
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 (iaseintrittsöffnung und eine Gasaustrittsöffnunp enthält. Die der
Wellenochse näher liegende Oaseintvittüüffnurip, iniludet in den in
der Bolzenbohrunp; um dar, Ventilatiorun'ohr herum gebildeten Hin|.r,-kanal,
der mit dem Rohrkanal des Ventilati onsrohr.s in der tJü'ie
(ier We.llenaeluH' verbunden :u;t , das nut. der radial, hoher jrelebenen
liaunuüt i'.i.t. t:;i.\ ITnuni·', an Ur ν Vent.ι l.ation:.-.H;iulH' in Vu ph i.ndunr. :;t.cl>t..
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Der Vorteil dieser Ausführung form besteht insbesondere darin,dass
der Rrregerleit untf.i-DurchfUhrungsbolzen eine intensive,
innere Gaskühlung aufweist, die über ein in eine zentrale Bolzenführunp; distanziert eingebautes 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-Durchführungsbolzen
an einem mit gerundeten Uebergängen 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 Uebergöngen angedrehter Wellenbund. Ferner ist es zweckmässig, dass der Erregerleitungs-Durchführungsbolzen
paarweise in den zentral in der Welle geführten,
massiven Erreperleiter eingesetzt ist und beide Erreger-Durchführunfisbolzen
durch den zur Rotorwlcklunp; weiterführenden Errercerwicklungs-Anschlusaleiter elektrisch und
mechanisch verbunden sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs·
gegenstandes vereinfacht dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 eine beispielsweise Ausführungsform des Erreger,-leitungs-Durchführungsbolzens
im Querschnitt,
Fig. 2 eine paarweise Anordnung von Erregerstrom-Durchführungsbolzen
gemäss Fig. 1, aus welcher die elektrische und mechanische 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 Fig. 1 ist mit 1 eine Welle, mit 2 eine zentrale Wellenbohrung
und mit 3 eine radiale Wellenbohrung bezeichnet. Mit der Bezugsziffer ^ sind Erregerleiter benannt, mit der
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Bezugsziffer 5 Isolntionnauflagen der Rrreperleiter, mit
der Bezugsziffer 6 Erreperleitunps-Durchführungsbolzen und
mit der Bezugsziffer 7 eine Bolzenbohrung. Ein Bund ist
durch die Zahl 8 gekennzeichnet, ein Gewinde durch die Zahl 9 und Isolr-.tionsauflagen des Erregerlej.tungs-Durchführungsbolzens
6 durch die Zahl 10. Mit 11 ist eine erste Kontaktmutter bezeichnet, mit 12 ein Isolationsring, mit 13
ein Dichtungsring, mit I1J 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 gekennzeichnet, ein Ringkanal durch die Zahl 2h und eine
Wellenachse durch die Zahl 25.
In Fig. 2 und 3 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen
versehen wie in Fig. 1. Eine Gasaustrittsöffnung 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 Er-
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regerleiter Ί pe führt. Die Welle 1 int auch mit den radial
geführten Wellenbohrungen 3 versehen. Tr» dienen radialen Wellenbohrungen 3 sind die Erregerleitungs-Durchführungsbolzen
6 aufgenommen. Die Erregerleiter Ί sind durch die
Isolationsauflagen 5 in der zentralen Wellenbohrung 2 isoliert. Die Erregerleitungs-Durchführungsbolzen mit der
Bolzenbohrung 7 und dem Bund 8 sind mit dem Gewinde 9 in
die Erregerleiter l\ eingeschraubt und in der. radialen Wellenbohrungen
3 durch die Isolationsauflagen 10 distanziert.
Der Erregerleitungs-Durchführungsbolzen 6 ist mit der ersten
Kontaktmutter 11 und mit der zweiten Kontaktmutter 1*1 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.
enth'ilt den eingesetzten Dichtungsring 13.
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Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende:
Während der Rotation der Welle 1 strömt das Gas durch die
tangential angeordnete Gaseintritssöffnung 17 in dor Ventilationshaube
16 in den Ringkanal 2^ in Richtung z-\ der
Wellenachse 26 und dann wieder zurück durch den Rohrkanal 23 des Ventilationsrohrs 19 in die Gasaustrittsöffnung 18
in der Ventilationshaube 16, womit der Erregerleitun£sdurchführungsbolzen
6 intensiv gekühlt wird. Wie aus Fig. ersichtlich, ist die Gaseintritt3Öffnung 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,
Claims (6)
1. Erregerleituncs-Durchführun,f,bol;:en 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 inneren Kühlung
versehen ist.
2. Erregerleitungs-Durchführungsbolzen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass er mit einer zentralen Eolzenbohrung (7) versehen ist, in die ein Ventilationsrohr (19)
distanziert eingesetzt ist.
3. Erregerleitungs-Durchführungsbolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilationsrohr (19) in
einer auf den Erregerleitungs-Durchführungsbolzen (6) aufgesetzten Ventilationshaube (16) gehalten ist, die eine
Gaseintrittsoffnung (17) und eine Gasaustrittsöffnung (18)
enthält.
4. Erregerleitungs-Durchführungsbolzen nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die der Wellenachse (26) r.iiher
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liegende; Gaseintrittsüffnunp; (17) in den in der iiolzc;;-bohrung
(7) um das Ventilationsrohr (19) hrrum s'ebiIdot.en
Ringkanal (2Jl) mündet, der mit den Rohrkanal (;·',) des
Ventilationsrohrs (19) in der Mühe der Wellenachso (26)
verbunden ist, das mit der radial höher gelegenen Gasaust
ritt so ff nun,?, (13) an der Ventilationshaube (16) in Verbindung;
steht.
5. Erregerleitungs-Durchführungsbolzen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass er an einem mit gerunderen Uebergängen am Erregerstrombolzen (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.
6. Erregerleitungs-Durchführungsbolzen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass er paarweise in den zentral in der Welle (1) geführten, massiven Erregerleiter (1I) eingesetzt
ist und beide Erregerleitungs-Durchführungsbolzen (6) durch den zur Rotorwicklung weiterführenden Erregerwicklunrs-Anschlussleiter
(15) elektrisch und mechanisch verbunden sind.
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