HUT75789A - Electric synchronous motor with slip-rings out of motor case and method for manufacturing said motor - Google Patents

Description

Villamos szinkrongép a gép házán kívüli csúszógyűrűkkel, valamint eljárás annak előállítására

ABB Management AG, BADEN, CH

A találmány tárgya villamos szinkrongép a gép házán kívüli csúszógyűrű-elrendezéssel, amely csúszógyűrűket foglal magában, amelyek szigetelten egy tengelyen vannak rögzítve.

A találmány tárgya továbbá eljárás az ehhez készült csúszógyűrű-elrendezés előállítására.

Az olyan hőerőberendezéseknél, amelyekben egy gázturbina és egy gőzturbina közösen hajt egy turbógenerátort, a csúszógyűrűk

5Q egy első oldható tengelykapcsoló (11/ révén a villamos gép tulajdonképpeni tengelyével (10)/ összekötött külön csúszógyűrű-

tengelyen (14y vannak elhelyezve. A csúszógyűrű-tengely ( villamos géptől távolabb eső végén tengelykapcsoló-karimával (15,)/ van ellátva, amely a csúszógyűrű-tengelyhez (1^/ hegesztéssel van kötve röryií f

Ily módon elkerüljük a turbógenerátor és a gőzturbina között egy költséges zsugor-tengelykapcsoló alkalmazását anélkül, hogy a turbógenerátor építési hosszát megnövelnénk.

(2. ábra) (Ρ δ5 03606

61.462/ΜΚ

S.B.G. & Κ.

Nemzetközi Szabadalmi Iroda H-1062 Budapest, Andrássy út 113 Telefon: 34-24-950, Fax: 34-24-323

KÖZZÉTÉTEL· „ PÉLDÁNY (Ái

Villamos szinkrongép a gép házán kívüli csúszógyűrűkkel, valamint eljárás annak előállítására

ABB Management AG,

BADEN, CH

Feltalálók: KLEINBURGER, Johann,

ZIMMERMANN, Hans,

HÖRI,

MÖNCHALTORF, CH

A bejelentés napja:

A bejelentés elsőbbsége

1995. 12. 15.

1995. 02. 13. (195 04 655.2

DE • · · * • ·

- 2 A találmány tárgya villamos szinkrongép a gép házán kívüli csúszógyűrű-elrendezéssel, amely csúszógyűrűket foglal magában, amelyek szigetelten egy tengelyen vannak rögzítve.

A találmány tárgya továbbá eljárás az ehhez készült csűszógyűrű-elrendezés előállítására.

A szinkrongépek csűszógyűrűit egyenárammal táplálják. A két polaritásnak megfelelően tehát van katódos és van anódos csúszógyűrű. Többnyire acél csúszógyűrűket alkalmaznak. A csúszógyűrűket vagy szigetelten egy csúszógyűrű-perselyre, vagy szigetelten közvetlenül a motor nem-hajtásoldali tengelyvégére zsugorítják rá (vö. Wiedemann, Kellenberger: Konstruktion elektrischer Maschinen (Villamos gépek tervezése) Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1967, 386 ill. 387. ábra, 392. oldal). Ez a technika sok évig nagyon jól bevált, feltételezi azonban, hogy a nem-hajtásoldali tengelyvég úgy van kialakítva, hogy a két csúszógyűrű felhúzható.

Az újabb turbó-csoportoknál az úgynevezett kombinált berendezésekhez - amelyekben egy gázturbina egy gőzerőművel van kombinálva, hogy a gázturbina hulladékhőjét egy gőzturbina üzemeltetéséhez használják - a gázturbina és a gőzturbina közösen hajt egy turbógenerátort (SSPT = Single-Shaft Power Train (egytengelyes erőátviteli berendezés)). Az ilyen egytengelyes berendezéseknél a gázturbina és a gőzturbina között elhelyezett generátornak mindkét tengelyvégen tengelykapcsolója van. A csűszógyűrűkkel szembeni tengelyvégnél lévő tengelykapcsoló hagyományos módon, rendszerint karimás tengelykapcsolóként van kialakítva. A másik végnél viszont olyan tengelykapcsolót kell alkalmazni, amely megengedi, hogy mindkét csúszógyűrűt a

- 3 tengelyvégen át vissza lehessen hajtani. Itt költséges, ékekkel ellátott zsugor-tengelykapcsolót alkalmaznak, hogy a forgatónyomaték a hőerőgépről átvihető legyen a generátorra. A kézenfekvő lehetőség - a csúszógyűrűk a belső átmérőjét úgy méretezni, hogy a tengelykapcsoló-karimán áthúzhatok legyenek, és azután a tengelykapcsoló mögött, egy tengelyvállon rögzíteni - ki van zárva, mert a csúszógyűrűk külső átmérőjének ezzel járó növekedése túl nagy kerületi sebességekhez és a rotordinamika romlásához vezet.

Találmányunk célja olyan villamos szinkrongép a gép házán kívül elhelyezett csúszógyűrűkkel, amelynél az építési hossz, és különösen a túlnyúlás nincs megnövelve, és amelynél megtarthatók a hagyományos csúszógyűrűk.

A találmány célja továbbá eljárás egy ilyen villamos gép előállítására.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a csúszógyűrűk egy első oldható tengelykapcsoló révén a villamos gép tulajdonképpeni tengelyével összekötött külön csűszógyűrűtengelyen vannak elhelyezve. Ez a csúszógyűrű-tengely a villamos géptől távolabb eső végén egy tengelykapcsoló-karimával van ellátva, amely egy második tengelykapcsoló egyik felét képezi. Ez a második tengelykapcsoló a csűszógyűrű-tengelyhez hegesztéssel van kötve.

A feladatot az eljárás tekintetében a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy az egyik oldalon egy első tengelykapcsolókarimával ellátott csúszógyűrű-tengelyre mind a két csúszógyűrűt felhúzzuk, majd a csúszógyűrű-tengely szabad végéhez egy második, túlméretes tengelykapcsoló-karimát hegesztünk. Ezt azután ·*«····· · · · · · • · c · · · · hőkezeléssel feszültségmentessé tesszük, és előírt méretre leesztergáljuk. Ezt követően a két csúszógyűrűt szigetelten rögzítjük a csúszógyűrű-tengelyen, és szintén az előírt méretre leesztergáljuk.

A találmány előnyei különösen a következők:

- rövid építési hossz a csúszógyűrű-tengely tengelykapcsoló-karimájáig;

- a rövidzárlati nyomatékokat nem kell zsugortengelykapcsolóval és kiegészítő ékekkel átvinni;

- a kis méretek, a rövid beépítési hossz és a csekély túlnyúlás következtében rotordinamikus előnyök adódnak;

- a karimás-tengelykapcsolók megtartása miatt mind a csúszógyűrű-elrendezés a csúszógyűrű-tengellyel együtt, mind az egész generátor oldalt kivehető, ha ez szükséges lenne, például javításkor vagy szervizelési munkáknál.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben, ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra egy ismert, egytengelyes berendezésként kialakított kombinált hőerőberendezés vázlatos ábrázolása, egy gázturbina és egy gőzturbina által hajtott turbógenerátorral, a

2. ábra az 1. ábra szerinti turbógenerátor csúszógyűrűelrendezésének hosszmetszete illetve oldalnézete.

Az 1. ábrán az 1 gázturbinát és a 2 gőzturbinát a 3 turbógenerátor két tengelyvégével a 4 és 5 tengelykapcsoló köti össze. A 6 csúszógyűrű-elrendezés a turbógenerátor gépházán kívül van elhelyezve. A teljesség kedvéért a 3 turbógenerátor és a gőzturbina-oldali 5 tengelykapcsoló közötti túlfuttató 7 • · tengelykapcsolót is feltüntettük az ábrán. Az ilyen fajta konfigurációt egytengelyes berendezésnek nevezik.

Ahogy a bevezetőben említettük, a kétoldalasán hajtott turbógenerátoros berendezéseknél az a probléma áll elő, hogy a csúszógyűrűk (a 6 csúszógyűrű-elrendezés) visszahajolhatnak a tengelykapcsoló-karimára. Itt lép be a találmány. A 6 csűszógyűrű-elrendezés a találmány szerint külön csűszógyűrűtengelyen van elhelyezve.

Ebből a célból - ahogy a 2. ábrából kitűnik - a 8, 9 csúszógyűrűk egy külön üreges 14 csúszógyűrű-tengelyen vannak elhelyezve, amelyet a 12, 13 tengelykapcsoló-karimákkal rendelkező, első, oldható 11 tengelykapcsoló köt össze a villamos gép tulajdonképpeni 10 tengelyével. Ez a 14 csúszógyűrű-tengely a villamos géptől távolabb eső végén egy további, 15 tengelykapcsoló-karimával van ellátva, amely a csúszógyűrűtengelyhez hegesztéssel van kötve. A 2. ábrán látható a 16 hegesztési-hely. A csúszógyűrű-elrendezés felépítése egyébként megegyezik egy hagyományos gép csúszógyűrű-elrendezésének felépítésével:

A 8, 9 csúszógyűrűk a 17, 18 szigetelőanyag-réteg közbeiktatásával szigetelten vannak a 14 csúszógyűrű-tengelyen rögzítve (felzsugorítva). A 8 és 9 csúszógyűrűktől a csúszógyűrű-tengely 21 tengelyfuratában lévő áramvezető sínekig és onnan a generátor gerjesztő tekercséhez sugárirányú áramhozzávezető 19, 20 csapszegek vezetnek. Az áramvezető sínek közül a 2. ábrán csak a baloldali, 8 csűszógyűrűhöz hozzárendelt áramvezető 22 sín látható.

«·· · ····

A csúszógyűrű-elrendezés előállításakor abból az üreges tengelyből indulunk ki, amely a generátor-oldali végén el van látva a 12 tengelykapcsoló-karimával, és már a 19, 20 stb. csapszegek befogadására szolgáló valamennyi furatot is tartalmazza. Erre a tengelyre húzzuk fel a két 8, 9 csúszógyűrűt anélkül azonban, hogy ezen a tengelyen rögzítenénk őket. Ezután ráhegesztjük a gőzturbina-oldali 15 tengelykapcsoló-karimát a gőzturbina-oldali tengelyvégre. Itt túlméretes tengelykapcsolókarimát alkalmazunk. A hegesztési folyamat által okozott feszültségek kiküszöbölését célzó feszültségmentesítő izzítás után a 15 tengelykapcsoló-karimát az előírt méretre leesztergáljuk az ütésmentes körkörös forgás megvalósítása érdekében. Ezt követően mindkét oldalon felhúzzuk a csúszógyűrűket, és felvisszük a tengelyre a 17, 18 szigetelőanyag-rétegeket, például megfelelő vastagságú poliamid fóliát. A 8, 9 csúszógyúrűket induktív módon hevítjük, és felhúzzuk a 14 csúszógyűrű-tengely szigetelő rétegekkel ellátott tengelyszakaszára. A 8, 9 csúszógyűrűk lehűlése után ezeket üzembiztosán rögzítjük a tengelyen. A következő lépésben mindkét 8, 9 csúszógyürü futófelületét leesztergáljuk, hogy optimális ütésmentes körkörös forgást kapjunk. Végül a 8, 9 csúszógyűrűk áramcsatlakoztatása következik a 19, 20 csapszegek segítségével az időközben a 21 tengelyfuratba betolt és abban rögzített áramvezető sínekhez, és a 21 tengelyfurat lezárása a 23 fedéllel.

Az ismertetett eljárás alkalmazásának lényeges előfeltétele, hogy a 14 csúszógyürü-tengelyen tengelyirányban elegendő helynek kell rendelkezésre állnia ahhoz, hogy a két 8, 9 csúszógyűrű kétoldalt olyan távol tudjon csúszni, hogy felvihető legyen a 17, szigetelőanyag-réteg. A 2. ábrán lévő messzemenően méretarányos ábrázolás alapján belátható, hogy elegendő, ha balra a bal oldali 8 csúszógyűrű későbbi helye között körülbelül a csúszógyúrű tengelyirányú szélességének megfelelő távolság és a két csúszógyűrű későbbi helye között ugyanakkora távolság van. Az utóbbi távolság amúgyis is rendelkezésre áll, mert ott a csúszógyűrűk felzsugorítása után a 19, 20 csapszegek helyezkednek el. A 12 tengelykapcsoló-karima és a bal oldali csúszógyűrű közötti távolság is adott, mert a csúszógyűrűkhöz hozzárendelt (nem ábrázolt) kefeszerkezet a házával együtt tengelyirányban egyébként is helyet igényel. Ez végeredményben azt jelenti, hogy a villamos gép teljes tengelyirányú építési hossza a találmány révén nem növekszik.

• ·

- 8 - ......

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims (3)

1. Villamos gép a gép házán kívül elhelyezett csúszógyűrűelrendezéssel (δ), amely szigetelten, egy tengelyen (14) rögzített csúszógyűrűket (8, 9) tartalmaz, azzal jelle m e z v e, hogy a csúszógyűrűk (8, 9) egy első oldható tengelykapcsoló (11) révén a villamos gép tulajdonképpeni tengelyével (10) összekötött külön csúszógyűrű-tengelyen (14) vannak elhelyezve, amely csúszógyűrű-tengely a villamos géptől távolabb eső végén egy tengelykapcsoló-karimával (15) van ellátva, és ez tengelykapcsoló-karima a csúszógyűrű-tengelyhez (14) hegesztéssel van kötve.

2. Az 1. igénypont szerinti villamos gép, azzal jel 1 e m e z v e, hogy az első tengelykapcsoló (11) csúszógyűrűoldali tengelykapcsoló-karimája (12) és a gépoldali csűszógyürű (8) között a csúszógyűrű (8) tengelyirányú szélességével megegyező távolság van, és hogy a két csúszógyűrű közötti tengelyirányú távolság legalább akkora, mint a másik csűszógyürű (9) tengelyirányú szélessége.

3. Eljárás az 1. igénypont szerinti gép csűszógyürűelrendezésének előállítására, azzal jellemezve, hogy az egyik oldalon egy első tengelykapcsoló-karimával (12) ellátott csúszógyűrű-tengelyre (14) mind a két csűszógyűrűt (8,

9) felhúzzuk, majd a csúszógyűrű-tengely (14) szabad végére egy második, túlméretes tengelykapcsoló-karimát (15) hegesztünk, ezt • · · azután hőkezeléssel feszültségmentessé tesszük, és előírt méretre leesztergáljuk, majd a két csúszógyűrűt (8, 9) szigetelten rögzítjük a csúszógyűrű-tengelyen (14), és szintén az előírt méretre leesztergáljuk.

A meghatalmazott

Mák András •zabadalmi ügyvivő az S.B.G & K Nemzetközi