PL164581B1

PL164581B1 - Urzadzenie do mocowania konców zwojów uzwojenia stojana w pradnicy PL PL PL

Info

Publication number: PL164581B1
Application number: PL90286852A
Authority: PL
Inventors: Daniel Hediger; Hans-Werner Stankowski
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1994-08-31
Also published as: JPH03117339A; RU2012120C1; DE59004999D1; BR9004668A; US5051642A; PL286852A1; CA2023348A1; KR910007211A; ES2053035T3; EP0418530A1; ATE103121T1; EP0418530B1

Abstract

1. Urzadzenie do mocowania konców zwojów uzwojenia stojana w pradnicy, w której konce te maja warstwy wewnetrzne i zewnetrzne, które sa polaczone ze soba mechanicznie i elektrycznie na koncu, polo- zonym na zewnatrz osiowo, zlozone z pier scienia zew- netrznego i pierscienia wewnetrznego srodków do polaczenia ze soba obu pierscieni, srodków do unieru- chomienia obu pierscieni i wymienionych konców zwojów, przy czym pomiedzy dwoma sasiednimi kon- cami zwojów, w kierunku obwodowym czola uzwo- jenia wstawione sa wkladki, z których co najmniej niektóre sa polaczone z oboma pierscieniami w kie- runku promieniowym, znamienne tym, ze ma sprezy- ny piórowe (9), pierscien nosny (10) i poprzeczki (11) do zamocowania zewnetrznego pierscienia (14) na stronie czolowej korpusu (5) z blach stojana, przy czym co najmniej niektóre wkladki (16) sa wraz z oboma pierscieniami (14,15) zaklinowane w kierunku promieniowym za pomoca nastawnych klinów. Fig 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do mocowania końców zwojów uzwojenia stojana w prądnicy, w której końce te mają warstwy wewnętrzne i zewnętrzne, które są połączone ze sobą mechanicznie i elektrycznie na końcu, położonym na zewnątrz osiowo, złożone z pierścienia zewnętrznego i wewnętrznego, środków do połączenia ze sobą obu pierścieni, środków do unieruchomienia obu pierścieni i wymienionych końców zwojów, przy czym pomiędzy dwoma sąsiednimi końcami zwojów, w kierunku obwodowym czoła uzwojenia wstawione są wkładki, z których co najmniej niektóre są połączone z oboma pierścieniami w kierunku promieniowym.

Wynalazek uwzględnia przy tym stan techniki, wynikający na przykład z francuskiego opisu patentowego nr FR-A-2 329 094.

Mocowanie końców zwojów uzwojeń stojana (czołowej części uzwojenia) turbogeneratorów wiąże się z pewnymi problemami wskutek wysokich wymagań, stawianych tym częściom czołowym uzwojenia. Wymagania te wypływają z elektromagnetycznych oddziaływań siłowych, zwłaszcza w przypadku zwarcia, ze zjawisk drganiowych oraz z różnych rozszerzeń cieplnych prętów stojana w stosunku do części stalowych tego ostatniego podczas pracy.

W urządzeniu do mocowania końców zwojów uzwojenia stojana w maszynie elektrycznej według opisu wyłożeniowego RFN nr 1 613 125 pierścień zewnętrzny przylega od zewnątrz do części zewnętrznych warstw końców zwojów. Pierścień wewnętrzny, który jest niezależny od pierścienia zewnętrznego, współpracuje z warstwami wewnętrznymi końców zwojów. Dla uzyskania blokady wzajemnego przesuwu osiowego obu pierścieni, przewidziane są urządzenia w kształcie ceowych kabłąków i obejmujące końce zwojów, przeznaczone do łączenia obu kabłąków. Obydwa pierścienie są ześrubowane z biegnącymi osiowo elementami ustalającymi, które są zamocowane ze swej strony na powierzchni czołowej korpusu z blach stojana.

W ruchomym osiowo i unieruchomionym promieniowo elemencie do ustalania części czołowej uzwojenia stojana turbogeneratora według opisu zgłoszeniowego RFN nr 1 463 796 te części czołowe są przytrzymywane za pomocą klinów i przekładek z odstępem wzajemnym pomiędzy dwoma współśrodkowymi pierścieniami izolacyjnymi. Zewnętrzny pierścień izolacyjny jest przy tym ustalony względem części obudowy w kierunku promieniowym za pośrednictwem klinów ślizgowych, pozwalających na przesuw osiowy zewnętrznego pierścienia izolacyjnego w przypadku rozszerzenia cieplnego części czołowej uzwojenia, oraz połączony z obudową stojana za pośrednictwem części sprężystych.

Z francuskiego opisu patentowego nr FR-A 2 329 094 znane jest użycie dwóch pierścieni, wewnętrznego i zewnętrznego, między którymi mocuje się końce zwojów w kierunku obwodowym czoła uzwojenia wstawione są klinowe wkładki pomiędzy dwa sąsiednie końce zwojów, przy czym wkładki te są w kierunku promieniowym mocowane za pomocą gwintowego sworznia. Niektóre z tych sworzni są przedłużone i służą także do połączenia obu pierścieni. Ta technika mocowania jest stosunkowo kosztowna i droga, ponieważ wymaga zastosowania dużej ilości sworzni gwintowych ze stali niemagnetycznych, które z kolei powiększają masę podlegającą drganiom.

Zamocowanie części czołowej uzwojenia według opisu patentowego USA nr 4 800 314 odpowiada w ogólności zamocowaniu według opisu zgłoszeniowego RFN nr 1 463 796, wykorzystuje jednak jedynie pierścień zewnętrzny. Końce części czołowej uzwojenia są zaklinowane i sklejone wzajemnie grupowo oraz są powiązane z tym pierścieniem zewnętrznym za pomocą taśm.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do końców zwojów uzwojenia stojana, które to mocowanie może być wytwarzane w sposób ekonomiczny i prosty, może sprostać wszystkim obciążeniom roboczym wymienionego typu w sposób niezawodny, a ponadto umożliwia nie tylko dodatkowe naprężenie podparcia, lecz również praktycznie nieniszczący demontaż.

Cel ten został osiągnięty w myśl wynalazku w ten sposób, że urządzenie to ma sprężyny piórowe, pierścień nośny i poprzeczki do zamocowania zewnętrznego pierścienia na stronie czołowej korpusu z blach stojana, przy czym co najmniej niektóre wkładki są wraz z oboma pierścieniami zaklinowane w kierunku promieniowym za pomocą nastawnych klinów.

Zaletę wynalazku należy upatrywać w szczególności w tym, że cała część czołowa uzwojenia tworzy zespół, usztywniony aż do swego końca. Siły mocujące nie działają bezpośrednio na stosunkowo czułe połączenia zezwojowe pomiędzy wewnętrznymi i zewnętrznymi warstwami zwojów. Ponadto zapotrzebowanie na wolną przestrzeń jest bardzo małe, ponieważ jest ono determinowane jedynie przez średnicę zewnętrzną pierścienia zewnętrznego lub przez średnicę wewnętrzną pierścienia wewnętrznego.

Dalszą zaletę stanowi łatwy dostęp do zamocowania i możliwość odprężania całego zamocowania bez większych nakładów lub jego demontażu.

Korzystnie pierścień zewnętrzny jest zamocowany na poprzeczkach, które są umieszczone na płycie dociskowej stojana.

Korzystnie poprzeczki są osadzone na płycie dociskowej stojana ze wstawieniem tak skierowanych promieniowo sprężyn piórowych.

Korzystnie wkładki mają trapezowy przekrój poprzeczy, zwężający się promieniowo do wewnątrz.

Korzystnie, patrząc w kierunku obwodowym co trzecia wkładka jest zaklinowana promieniowo.

Korzystnie z wkładkami, którym przyporządkowane są kliny, współpracują parami promieniowo wewnątrz i na zewnątrz kliny.

Korzystnie z wkładkami, którym przyporządkowane są kliny, współpracuje każdorazowo tylko jeden klin, który jest umieszczony pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a wymienioną wkładką.

Korzystnie działające czynne powierzchnie klinowe są umieszczone na powierzchni wewnętrznej pierścienia zewnętrznego i/lub na powierzchni zewnętrznej pierścienia wewnętrznego oraz na powierzchniach klinów, zwróconych ku tym powierzchniom.

Korzystnie powierzchnie klinowe są wykonane na wkładkach oraz na zwróconej ku nim powierzchni klinów.

Korzystnie do naprężania klinów umieszczone są śruby z dwustronnym gwintem lub odległościowe, które opierają się o co najmniej jeden z pierścieni za pośrednictwem płyt.

Korzystnie śruby z dwustronnym gwintem lub odległościowe działają na kliny za pośrednictwem sprężyn, zwłaszcza krążkowych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia część końcową turbogeneratora w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - część czołową uzwojenia maszyny w częściowym wykroju, w którym widoczne jest sprężynujące zawieszenie części czołowej uzwojenia na korpusie z blach stojana, fig. 3 - obydwa pierścienie z położonymi pomiędzy nimi prętami przewodowymi, fig. 4 - pierwszy przykład wykonania dostępnego z zewnątrz zaklinowania, fig. 5 - drugi przykład wykonania dostępnego z zewnątrz zaklinowania, fig. 6 - trzeci przykład wykonania dostępnego z zewnątrz zaklinowania, a fig. 7 - czwarty przykład dostępnego z zewnątrz zaklinowania.

Na figurze 1 przedstawione są po dwa pręty przewodowe 1, 2 lub 3,4 uzwojenia stojana, które leżą w tym samym żłobku korpusu 5 z blach stojana. Pręty 1 i 2 lub 3 i 4 są połączone ze sobą na końcach mechanicznie i elektrycznie każdorazowoo za oomocą płytki metrowej 6 i odizolowane elektrycznie za pomocą kołpaków 6a z materiału izolacyjnego. Korpus 5 z blach stojana jest sprężony osiowo w znany sposób za pomocą płyty dociskowej 7 stojana i sworzni ściskających 8. Przy płycie dociskowej 7 stojana zamocowane są rozłożone równomiernie w kierunku obwodowym i skierowane promieniowo do wewnątrz sprężyny piórowe 9, współpracujące z pierścieniem nośnym 10. Z kolei do tego pierścienia nośnego 10 przyśrubowane są skierowane osiowo poprzeczki 11 z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknami szklanymi, przy czym ich kontur wewnętrzny odpowiada w przybliżeniu konturowi zewnętrznemu części czołowej uzwojenia (por. widok szczegółowy według fig. 2). Pręty przewodowe są zamocowane na poprzeczkach 11 za pomocą nasyconych żywicą sztuczną sznurków 13 z włókien szklanych, z wstawieniem odstępników 12, 12’ pomiędzy położone jeden nad drugim pręty przewodowe 1, 2 lub 3,4 oraz pomiędzy zewnętrzne pręty przewodowe 1 lub 4 a poprzeczki 11. Zawieszenie części czołowej uzwojenia na sprężynach piórowych 9 dopuszcza wzajemne ruchy osiowe pomiędzy uzwojeniem stojana a jego korpusem z blach. Pod tym względem podana konstrukcja turbogeneratora odpowiada stanowi techniki.

W myśl wynalazku położone najbardziej na zewnątrz końce prętów przewodowych 1, 2 lub 3, 4 części czołowej uzwojenia stojana są teraz zaklinowane pośrednio pomiędzy pierścieniem zewnętrznym 14 ze wzmocnionego włóknami szkalaymi tworzywa sztucznego, zamocowanym na poprzeczkach za pomocą sworzni 20, a pierścieniem wewnętrznym 15 z tego samego materiału, przy czym pierścień wewnętrzny 15 jest zamocowany przy pierścieniu zewnętrznym w sposób, który będzie dalej opisany. Jest to objaśnione bliżej na podstawie fig. 2-6.

W tym uproszczonym widoku cząstkowym powierzchni czołowej czoła uzwojenia pomiędzy każde dwa sąsiednie końce prętów przewodowych, połączone za pomocą płytek 6, wstawione są trapezowe w przybliżeniu w przekroju poprzeczym wkładki 16. Są one wykonane z żywicy sztucznej, wzmocnionej włóknami szklanymi, lub z innego materiału izolacyjnego o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej. Wypełniają one w zasadzie całkowicie przestrzeń pomiędzy dwoma sąsiednimi końcami 6 przewodów w kierunku obwodowym, natomiast w kierunku promieniowym w danym przykładzie wstawione są pomiędzy co trzecią wkładkę 16 a pierścień wewnętrzny 15 lub pierścień zewnętrzny 14 kliny 17 lub 18, sprężane od zewnątrz, które są opisane bardziej szczegółowo poniżej. W celu zamocowania prętów przewodowych i wkładek 16 w kierunku obwodowym, wstawia się każdorazowo sprężyste elementy włókninowe 19, np. z włókien szklanych, które po zaklinowaniu są lub mogą być nasycone sztuczną żywicą.

Jeżeli chodzi o klinowanie, to dysponuje się szeregiem możliwości, z których uchodzące dziś za sensowne technicznie są uwidocznione szczegółowo na fig. 4-8.

W postaci wykonania według fig. 4 zwrócone ku sobie powierzchnie pierścieni 14 i 15 są tak ścięte, iż przestrzeń pomiędzy obydwoma pierścieniami rozszerza się stożkowo w kierunku korpusu z blach stojana. Powierzchnie te tworzą powierzchnie klinowe, które współpracują z powierzchniami klinowymi klinów 17 i 18. Przeciwległe powierzchnie klinów 17 i 18 biegną w przybliżeniu równolegle do osi i przylegają do wkładki 16. Kliny 17 i 18 są zaopatrzone w śruby odległościowe 21 lub 22. Jako podpora służy dla tych śrub odległościowych 21 i 22 płyta 23. Jak to jest uwidocznione wyraźnie na fig. 4, kliny nie sięgają nawet w stanie sprężenia aż do płyty 23, w celu umożliwienia ich dodatkowego sprężania przez dokręcenie nakrętek 24, 25. Z fig. 4 widoczne jest ponadto, że względem obu pierścieni 14 i 15 unieruchomione są nie końce prętów przewodowych 1 i 2, otoczone przez kołpak 6a, lecz jedynie wkładki 16. Kołpaki, stosunkowo czułe na obciążenia mechaniczne, zwłaszcza w kierunku promieniowym, są obciążane tylko w kierunku obwodowym przez nacisk sklepieniowy.

Podczas zaklinowywania postępuje się tak, że położone od wewnątrz kliny 18 spręża się początkowo lekko, a dopiero potem następuje sprężenie klinów zewnętrznych 17. W ten sposób wskutek działania klinującego trapezowych w przekroju poprzecznym wkładek 16 podczas dociągania klinów 17 na wiązkę przewodów i leżące pomiędzy nimi wkładki 16 wywierana jest siła, działająca również w kierunku obwodowym.

Z powodu stożkowatości zwróconych ku sobie powierzchni klinowych pierścieni 14 i 15 oraz wskutek okoliczności, że płyta 23 przylega przynajmniej częściowo do obu pierścieni 14, uzyskuje się osiowe zamocowanie pierścienia wewnętrznego 15.

W postaci wykonania zaklinowania pierścieni według fig. 5 klin 17 jest zaopatrzony w otwór nagwintowany 26. Pod sworzniem mocującym 20 pierścienia zewnętrznego zamocowana jest na poprzeczce 11 płytka 27, osiągająca promieniowo do wewnątrz na wkładkę 16. Przez otwór 28 w tej płytce 27 poprowadzony jest sworzeń śrubowy 29 z pakietem sprężyn krążkowych 30, wkręcony w otwór nagwintowany 26. W przeciwieństwie do zamocowania według fig. 4 działające powierzchnie klinowe wykonane są tu we wkładce 16 i w klinie 17.

W postaci wykonania według fig. 6 klin 17 leży w praktyce całkowicie we wcięciu pierścieniowym 31 na powierzchni wewnętrznej pierścienia zewnętrznego 14. Powierzchnie klinowe są wykonane w pierścieniu zewnętrznym 14 i w klinie 17. Klin 17 zawiera biegnący promieniowo otwór, przez który poprowadzony jest wykonany jako śruba odległościowa 20a element mocujący pierścienia zewnętrznego 14dojego zamocowania przy poprzeczce 11. Pakiet sprężyn krążkowych 30, działający jedynie na klin 17, oraz nakrętkę służą do dociągania i samoczynnego dodatkowego sprężania połączenia klinowego podczas pracy.

Zaklinowanie według fig. 7 posługuje się klinem 17a, wbijanym od zewnątrz. W razie potrzeby klin 17a można zabiezpieczyć za pomocą zwykłego zabezpieczenia klinowego, które jest zamocowane na pierścieniu 14 lub na wkładce 16.

Na figurze 5-7 uwidoczniono jedynie połączenie klinowe pomiędzy pierścieniem zewnętrznym 14 a wkładką 16. Jest samo przez się zrozumiałe, że połączenie klinowe pomiędzy pierścieniem wewnętrznym 15 a wkładką 16 można uzyskać w odpowiedni sposób, przy czym można niewątpliwie kombinować ze sobą rozmaite spośród opisanych zamocowań. W razie potrzeby można także zrezygnować z oddzielnego połączenia klinowego pomiędzy wkładkami 16 a pie^cieniem wewnętrznym 15, jeśli stosuje się zamiast klinów 18 odpowiednio dopasowane przekładki, ponieważ w celu osiągnięcia żądanego nacisku sklepieniowego, chodzi w zasadzie jedynie o wprowadzenie skierowanych promieniowo do wewnątrz sił klinujących.

Prócz tego w postaciach wykonania według fig. 6 i 7 należy uwzględnić okoliczność, że powinny być przewidziane środki do łączenia obu pierścieni 14 i 15, ponieważ w przeciwieństwie do postaci wykonania według fig. 4 nie występuje tu płyta (oznaczenie 23 na fig. 4), obejmująca obydwa pierścienie. Wymienione środki mają w najprostszym przypadku postać biegnącej promieniowo płyty, ześrubowanej z obydwoma pierścieniami 14 i 15.

W postaci wykonania według fig. 5, środek do łączenia obu pierścieni 14 i 15 może być wykonany jako oddzielny element konstrukcyjny, ześrubowany z obydwoma pierścieniami. Prostsze jest jednak takie przedłużenie płytki 27 według fig. 5, iż sięga ona aż do pierścienia wewnętrznego (nie uwidocznionego) i jest z nim ześrubowana.

y-/4

Fig.7

Fig.6

Fig 5

164 581

3/4

Fig.4

2/4

Fig.2

7

1/4

Fig.1

Depaitament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do mocowania końców zwojów uzwojenia stojana w prądnicy, w której końce te mają warstwy wewnętrzne i zewnętrzne, które są połączone ze sobą mechanicznie i elektrycznie na końcu, położonym na zewnątrz osiowo, złożone z pieścienia zewnętrznego i pierścienia wewnętrznego środków do połączenia ze sobą obu pierścieni, środków do unieruchomienia obu pierścieni i wymienionych końców zwojów, przy czym pomiędzy dwoma sąsiednimi końcami zwojów, w kierunku obwodowym czoła uzwojenia wstawione są wkładki, z których co najmniej niektóre są połączone z oboma pierścieniami w kierunku promieniowym, znamienne tym, że ma sprężyny piórowe (9), pierścień nośny (10) i poprzeczki (11) do zamocowania zewnętrznego pierścienia (14) na stronie czołowej korpusu (5) z blach stojana, przy czym co najmniej niektóre wkładki (16) są wraz z oboma pierścieniami (14,15) zaklinowane w kierunku promieniowym za pomocą nastawnych klinów.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierścień zewnętrzny (14) jest zamocowany na poprzeczkach (11), które są umieszczone na płycie dociskowej (7) stojana.
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że poprzeczki (11) są osadzone na płycie dociskowej (7) stojana ze wstawieniem tam skierowanych promieniowo sprężyn piórowych (9).
4. Urządzenie według zastrz. 1 lub 3, znamienne tym, że wkładki (16) mają trapezowy przekrój poprzeczny, zwężający się promieniowo do wewnątrz.
5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że patrząc w kierunku obwodowym co trzecia wkładka (16) jest zaklinowana promieniowo.
6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że z wkładkami, którym przyporządkowane są kliny, współpracują parami promieniowo wewnątrz i na zewnątrz kliny (17,18).
7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że z wkładkami, którym przyporządkowane są kliny, współpracuje każdorazowo tylko jeden klin (17), który jest umieszczony pomiędzy pierścieniem zewnętrznym (14) a wymienioną wkładką (16).
8. Urządzenie według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że działające czynne powierzchnie klinowe są umieszczone na powierzchni wewnętrznej pierścienia zewnętrznego (14) i/lub na powierzchni zewnętrznej pierścienia wewnętrznego (15) oraz na powierzchniach klinów (17 i/lub 18), zwróconych ku tym powierzchniom.
9. Urządzenie według zastrz. 6 albo 7, znamienne tym, że powierzchnie klinowe są wykonane na wkładkach (16) oraz na zwróconej ku nim powierzchni klinów (17).
10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że do sprężania klinów (17,17a, 18) umieszczone są śruby z dwustronnym gwintem lub odległościowe (21, 22, 29, 20a), które opierają się o co najmniej jeden z pierścieni (14,15) za pośrednictwem płyt (23,27).
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że śruby z dwustronnym gwintem lub odległościowe działają na kliny (17, 17a, 18) za pośrednictwem sprężyn, zwłaszcza krążkowych (30).

ie ie ie