NO122850B - - Google Patents

Description

Fullmektig: Siv.ing. Joh. C. Holst.

Direkte kjølt elektrisk leder for væskekjølt vikling.

Foreliggende oppfinnelse angår en for en væskekjblt vikling beregnet direkte kjblt elektrisk leder som inneholder et av en lederskinne omsluttet og i dennes lengderetning anordnet kjolerbr, samt en fremgangsmåte for fremstilling av en slik leder.

Ved vannkjblte elektriske maskiner, ovner, magnetspoler for akseleratorer med meget mer anvendes ofte hulledere av kobber hvor kjblevannet kommer i direkte kontakt med kobberet.

Dette forer til at den tillatte vannhastighet blir liten på grunn av risikoen for erosjon. Videre foreligger stor risiko for ero-sjonskorosjon på grunn av elektrolyse. Ved skjoting av slike ledere er man vanligvis henvist til lodding med derav fblgende risiko for lekkasje i skjbtene. 0

For å unngå disse ulemper er det utviklet en framgangsmåte, ifblge hvilken et rustfritt ror legges mellom to halvdeler i en delt

leder.

Denne fremgangsmåte er fullt godtagbar ved nå vanligvis forekommende strdmtettheter i lederen.

Ved laboratorieundersøkelser utfort i forbindelse med det utviklingsarbeide som har fort frem til oppfinnelsen, har man imidlertid kunnet konstatere at en med kjolerbr forsynt og ifdlge ovennevnte fremgangsmåte fremstilt leder ikke er tilfredsstillende ved de ekstreme strbmtettheter som er'aktuelle i visse forbindelser, fremfor alt i dempningsv ik1 inger for asynkron start av synkronkompensatorer og motorer for pumpekra ftverk..Ved et modellforsbk med en sterkt strbmbe1 astet lederstav viste det seg at store og helt uregelmessige temperatura vv ike1ser oppsto mellom punkter med forskjellig anbrin-gelse i stavens lengderetning. Man antok at temperaturspissene oppsto på steder, hvor kontakttrykket mellom kjolerbr og leder ikke hadde tilstrekkelig hby verdi. Beregninger viser at nevnte temperaturav-vikelser i det vesentlige er proporsjonale med kvadratet av strøm-tettheten, hvilket innebærer at man ved ekstreme strømtettheter bor rette en skarp oppmerksomhet mot områder med redusert varmeovergang mellom kjolerbr og leder og i mindre grad enn ved hittil kjente direkte kjolte ledere nbye seg med at den gjennomsnittlige varmetran-sport mellom kjolerbr og leder gir en godtagbar middeltemperatur for viklingen.

En direkte kjolt leder ifblge oppfinnelsen utmerker seg ved at lederskinnen langs en overveiende del av viklingens totale lederlengde er utfort med et sammenhengende og udelt tverrsnitt og at kjblerbret er ekspandert for å danne varmeledende kontakt med lederens innvendige overflate.

En fremgangsmåte ifblge oppfinnelsen utmerker seg ved at et kjolerbr av et materiale, hvor forholdet strekkgrense/elastisitetsmo-dul er mindre enn for 1edermater i a 1et, innfores i aksiell retning i nevnte hulrom, idet kjblerbret er slik dimensjonert at det gir så stor klaring mellom hulrommets vegger og den ytre kjSlerbrf late , at den ved innfbringen anvendte, i kjblerbrets lengderetning virkende kraft, ved en rett lede rstrekning som i det minste er like stor som den lengste rette ledestrekning i nevnte vikling, er mindre enn den trekkraft, ved hvilken den anvendte rbrtype passerer flytegrensen, hvoretter kjblerbret og derved ogsa lederskinnen utsettes for sa stor ekspanderende trykkv i rkning at en vesentlig elastisk deformering av lederskinnen gjenstår når nevnte ekspanderende trykkv i rkning til slutt

bringes til å opphore.

Mens termisk kontakt mellom 1 edermater i a 1et og kjblerbret for ovennevnte kjente ledere bevirkes ved at to med spor forsynte 1ederha1vde1 er presses mot det mellomliggende kjolerbr, anvender man ifblge oppfinnelsen radielt utover, mot kjblerbrets innerside virkende krefter til dette formål, hvilket innebærer at lederen ikke må være slisset opp. Innleggingen av kjblerbret behbver allikevel ikke med-fbre noe vanskelig arbeidsmoment, fordi det finnes kjblerbrmateriale som foruten å oppfylle kravets angjeldende strekkgrense og elastisi-tetsmodul, samt korosjons- og erosjonsbestandighet, også tåler en betydelig plastisk deformering. Man kan da velge kjolerbr, hvis ytter-dimensjoner i ikke ekspandert tilstand skiller seg såvidt meget fra tilsvarende innvendige diemensjoner av lederskinnen av flere meter lange kjolerbr kan skyves inn i lederskinner med samme lengde uten noen vanskelighet. Hvis man f.eks. av standardiser ingshensyn bnsker å anvende et noe tykkere ror, kan man i stedet trekke kjblerbret inn i lederskinnen, f.eks. ved hjelp av en stålwire. Også i dette tilfelle må man imidlertid ha en forholdsvis stor klaring fordi man ikke kan tillate at i nntrekk ingen medfbrer flytning i kjb1 erormateri a 1et.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det fblgende under hen-visning til tegningene, hvor fig. 1 i snitt gjennom lederens senterlinje viser i nn 1 edningsstad iet ved fremstillingen av en direktekjblt leder ifblge oppfinnelsen og fig. 2 og 3 viser samme Ider etter full-fort fremsti 11 ingsprosess i snitt gjennom, hhv. loddrett på lederens senterlinje.

På tegningene betegner 1 en lederskinne av kobber med et sentralt hulrom 2, hvori er anordnet et kjolerbr 3. Ved en fremgangsmåte ifblge oppfinnelsen skyves eller trekkes forst kjblerbret 3 inn i lederskinnen 1. Klaringen mellom kjolerbr bg lederskinne er valgt så stor at den til dette nedvendige kraft ikke utsetter kjblerbret for noen deformering av betydning. Kjblerbret 3 er noe lenger enn lederskinnen og anordnes med begge ender stikkende ut i forhold til denne. Lederskinnen anordnet deretter mellom hbytrykks hy1 se ne 5 og 6, idet kjblerbrsendene omsluttes av disse. Hbytrykkshylsene er festet til en stiv stålplate 4 ved hjelp av skruebolter antydet med strek-trukne linjer 7 og tetter mot kjblerbrets utside ved hjelp av gummi-ringer 8 og elastisk ettergivende ringer 9 av forholdsvis hardt materiale, hvilke er utfort med koniske endeflater. Hylsen 6 er forsynt med luftekanal 10 med stengeskrue 11. Hylsen 5 er tilkoblet en trykk-

ledning 12, gjennom hivlken et trykkmedium med meget hoyt trykk på

ca. 2000 ato pumpes inn i kjblerbret 3. Det fbrste som da skjer er at kjblerbret 3 ekspanderes på strekningen mellom tetningsr ingene 9 helt til trykket opptas av den innvendige grenseflate av lederskinnen 1. Hvis klaringen til å begynne med er forholdsvis stor, foregår flytning i kjblerbret allerede på dette stadium av ekspansjonen. En ytterligere bkning av trykket medfbrer en elastisk deformering av lederskinnen 1 og tilsvarende bkning av den plastiske deformering av kjblerbret 3. Trykket bkes så meget at en vesentlig elastisk deformering finner sted i lederskinnens ytre lag, hvilket ofte, om enn ikke nodvendigv is , innebærer at flytning oppstår i dets innerste lag. På grunn av det hbye trykk presses kjolerorma ter i a let også inn i mindre groper i lederskinnen og de mot hverandre liggende kontaktfla-ter blir fullstendig kongouente. Deretter reduseres trykket i det innpumpede trykkmedium til 0, hvorved kjb1 erbrtve rrsni11et qg lederskinnens innvendige tverrsnitt reduseres.

Hvis man forst forestiller seg at de to konsentriske legemer var utfort av samme materiale og at de fikk trekke seg sammen uten å påvirke hverandre, ser man at deres tverrsnittsreduksjoner ville bli like store. Ingen nevneverdig spenning ville da virke i berbr ingsf 1 a-t e n.

Ved fremstilling av en direkte kjblt leder ifblge oppfinnelsen velges ledermateriale, kjo1erormateri a 1e og anvendt pumpetrykk på en slik måte at den innvendig målte tilbakefjæring av ledertverrsnit-tet ved en uhindret tilbakefjæring blir storre enn tilbakefjæringen fra maksimal dimensjon av kjblerbret når dette trykkbe1 astes ut over flytegrensen. Denne betingelse oppfylles f.eks. hvis man velger kobber som ledermater i a le og rustfritt stål som kjb1erormater ia 1e.

Som nevnt må man regne med at kjblerbret alltid deformeres

ut over flytegrensen hvis klaringen skal være tilstrekkelig stor til å tillate innskyvning av kjblerbret i lederskinnen. Vil man være sik-ker på at man oppnår det maksimalt mulige kontakttrykk mellom kjolerbr og lederskinne, må man sbrge for at sistnevnte under ekspansjonen deformeres helt til begynnende flytning i det innerste laget. Under disse forutsetninger kan man regne med at man alltid oppnår et gjen-stående trykk mellom lederskinne og kjolerbr hvis man velger de res-pektive materialer på en slik måte at den maksimalt oppnåelige elas-tiske strekking pr. lengdeenhet er mindre for kjb1erbrmater i a let enn for ledermateri a let. Denne betingelse kan også uttrykkes på fblgende måte:

Forholdet strekkgrens e/e lastisitetsmodu1 skal være mindre

for kjd1erormater i a 1 et enn for 1edermater i a 1et.

Ved dimensjoneringen av en direkte kjblt leder ifblge oppfinnelsen må man passe seg for å overdrive sin iver for å oppnå så stort kobbertve rrsni11 og så stort kjb1ekana 11verr sn i11 som mulig, fordi hvis man derved kommer til å redusere kjblerbrets veggtykkelse for meget, blir spennkraften mellom lederskinne og kjolerbr så liten at man i virkeligheten bevirker en svekkelse av lederens egenskaper da det jo er åpenbart at kontakttrykket avtar i omtrent samme forhold som veggtykkelsen reduseres. Som et veiledende dimensjoner ingseksempe1 kan nevnes at en kvadratisk lederskinne med en bredde på 18 mm passende kan forsynes med et kjolerbr, hvis ytre diameter er 12 mm og veggtykkelse ér 1 mm.

Ved en fremgangsmåte ifblge oppfinnelsen kan ekspansjon av kjblerbret også bevirkes på annen måte enn beskrevet ovenfor. Man kan f.eks. trekke et antall dorer med bkende dimensjoner gjentatte ganger gjennom roret. Fremgangsmåten gir imidlertid ikke den samme fullkomne forbindelse mellom kontaktflatene som en hydraulisk fremgangsmåte og medfbrer dessuten lett at visse partier av kjblerbret får en utillate-lig stor reduksjon av veggtykkelsen.

Videre kan ekspansjon bevirkes ved at en trådformet spreng-ladning anordnes i kjblerbret og antennes når rbrendende i stbrre eller mindre grad er tettet igjen. En slik fremgangsmåte innbærer imidlertid en betydelig fare for sprekkdannelser i kjblerbret.

Claims (4)

1. Direkte kjolt elektrisk leder for væskekjolt vikling innehol-dende et av en lederskinne omsluttet og i dennes lengderetning for-lopende kjdlerdr (3), karakterisert ved at lederskinnen (1) langs en overveiende del av viklingens totale lederlengde er utfort med et sammenhengende og udelt tverrsnitt (fig. 3) og at kjdleroret er ekspandert for å danne varmeledende kontakt med lederens indre overflate.

2. Elektrisk leder ifolge krav 1, karakterisert ved at■kontakttrykket mellom leder og "kjolerbr er så stort at en rela-tiv forskyvning i lengderetning - i det minste over de lengste forekommende rette strekninger og ved forekommende viklingsteirperatur - ikke kan bevirkes med en trekkraft i kjdleroret som ligger under den verdi, ved hvilken den anvendte rortype passerer flytegrensen.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av direkte kjdlt elektrisk leder for væskekjolt vikling omfattende fremstilling av en udelt lederskinne (1) med et sentralt i lederens lengderetning .forloper.de hulrom (2) som i det vesentlige har konstant tverrsnitt, karakterisert ved at et kjoleror (3) av et materiale, hvor forholdet strekkgrense/elastisitetsmodul er mindre enn for ledermate-rialet, innfores i aksiell retning i nevnte hulrom, idet kjoleroret er slik dimensjonert at det gir så stor klaring mellom hulrommets vegger og den ytre kjolerorflate, at den ved innforingen anvendte, i kjolerorets lengderetning <v>irkende kraft, ved en rett lederstrek-ni.ng som i det minste er like stor som den lengste rette lederstrek-ning i nevnte vikling, er mindre enn den trekkraft, ved hvilken den anvendte rortype passerer flytegrensen, hvoretter kjoleroret og derved også lederskinnen utsettes for så stor ekspanderende trykkvirkning at en vesentlig elastisk deformering av lederskinnen gjenstår når nevnte ekspanderende trykkvirkning til slutt bringes til å opphore.

4. Fremgangsmåte ifolge krav 3, karakterisert, ved at nevnte ekspanderende trykkvirkning bevirkes ved at det i lederskinnen anordnede kjoleror tettes igjen i sin ene ende og ved sin annen ende tilfores et fluidum under meget hoyt trykk.