PL169369B1 - Sworzen do doprowadzania pradu w wirniku maszyny elektrycznej PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. SWORZEN DO DOPROWADZANIA PRADU W WIR- NIKU MASZYNY ELEKTRYCZNEJ, ZWLASZCZA TURBOGENERA- TORA, DO POLACZENIA BIEGNACEGO W WIRNIKU OSIOWO DOPROWADZENIA WZBUDZAJACEGO Z PRZEWODAMI UZWOJENIA WZBUDZAJACEGO W CZESCI CZOLOWEJ UZWO- JENIA WIRNIKOWEGO, KTÓRY TO SWORZEN JEST WYKONANY ZE STALI I SKLADA SIE Z TRZPIENIA ORAZ DWÓCH NAGWIN- TOWANYCH KONCÓWEK ORAZ POSIADA OTWÓR POOSIOWY DO PROWADZENIA GAZU CHLODZACEGO, ZNAMIENNY TYM, ZE TRZPIEN (2) MA W KIERUNKU WZDLUZNYM SWORZNIA WYKONANE CO NAJMNIEJ TRZY ROWKI (13), KTÓRE MAJA GLEBOKOSC PROMIENIOWA SIEGAJACA AZ DO OSI SWOR- ZNIA, A OTWÓR POOSIOWY W SWORZNIU (1) JEST OTWOREM PRZELOTOWYM (12) I PRZECHODZI PRZEZ CALA DLUGOSC SWORZNIA. (21) NUMER ZGLOSZENIA. 296073 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sworzeń do doprowadzania prądu w wirniku maszyny elektrycznej, zwłaszcza turbogeneratora, w celu połączenia doprowadzenia wzbudzającego, biegnącego w wirniku centralnie osiowo, z przewodami uzwojenia wzbudzającego w czołowej części uzwojenia wirnikowego, który to sworzeń jest wykonany ze stali i składa się z trzpienia i końcówek gwintowanych na obu końcach sworznia.

Znane jest ze szwajcarskiego opisu patentowego CH-586.966, że w turbogeneratorach prowadzenie przewodów wzbudzających w wirniku do uzwojenia wirnikowego następuje na ogół w centralnym otworze osiowym wału wirnika. Przewody w otworze są najczęściej lite i izolowane dokoła. Od tych prowadzonych centralnie litych przewodów wytwarza się połączenie z uzwojeniem wirnikowym za pośrednictwem sworzni do doprowadzania prądu, wkręconych promieniowo w lite przewody.

Sworznie do doprowadzania prądu zaopatrzone są na ogół w przebiegający wzdłuż sworznia otwór, przez który od strony otworu wału wirnika prowadzony jest gaz chłodzący. Dotyczy to wymienionego wcześniej szwajcarskiego opisu patentowego nr 586 966 lub też amerykańskiego opisu patentowego US-3 457 440.

Sworznie te są wykonane z miedzi lub jej stopów. Obok tych znanych sworzni stosuje się w nowszych konstrukcjach sworznie ze stali o dużej wytrzymałości, które należy wówczas intensywnie chłodzić. Wszystkim tym wykonaniom wspólne jest to, że oprócz połączenia śrubowego z litymi przewodami w otworze wału wirnika przyjmowano za nieodzowne wkręcenie przynajmniej drugiego sworznia w promieniowy otwór wału, aby kompensować siły odśrodkowe, działające na sworzeń. To drugie miejsce wkręcenia znajduje się zatem na odcinku wału, który jest bardzo silnie obciążony wskutek przegięcia wału ciężarem własnym wirnika i siłami, pochodzącymi od niewyważenia. W najbardziej niekorzystnym przypadku w obszarze gwintu w promieniowym otworze wału mogą powstawać rysy, które doprowadzają do awarii.

U podstaw wynalazku leży zadanie opracowania takiego sworznia do doprowadzania prądu, który nie będzie powodował zagrożenia wału i będzie mógł być również chłodzony w sposób optymalny. Zadanie to rozwiązuje się w myśl wynalazku dzięki temu, że trzpień jest zaopatrzony w rowki nacięte w kierunku wzdłużnym sworznia, przy czym wykonane są co najmniej trzy rowki, sięgające na głębokość promieniową aż do osi sworznia.

169 369

Zalety wynalazku należy upatrywać w szczególności w tym, że sworzeń jest elastyczny poprzecznie do kierunku osi bez zauważalnego uszczerbku na wytrzymałości w kierunku wzdłużnym. Wykonanie rowków w kierunku wzdłużnym umożliwia ponadto optymalne chłodzenie. Sworzeń według wynalazku jest również lżejszy w porównaniu ze znanymi, tak, iż zbędne staje się dodatkowe ustalenie za pomocą połączenia śrubowego itd. Można jeszcze wzmocnić chłodzenie, jeśli według dalszego rozwinięcia wynalazku sworzeń jest zaopatrzony w otwór przelotowy, przechodzący przez całą długość sworznia.

Korzystnie trzpień ukształtowany jest stożkowo, przy czym grubszy koniec znajduje się na położonym wewnątrz wirnika końcu sworznia. Zmniejsza to obciążenie siłą odśrodkową.

Dalsze wzmocnienie chłodzenia uzyskuje się dzięki temu, że na sworzeń nasunięty jest cienkościenny cylinder, który opiera się za pomocą wystającego do wewnątrz występu na opasce zamocowanej na sworzniu na wysokości przejścia od końcówki gwintowanej do trzpienia na jego grubszym końcu, przy czym gaz chłodzący prowadzi się celowo przez przestrzeń pomiędzy trzpieniem sworznia a tym cylindrem. W połączeniu z rowkami, sięgającymi aż poniżej wymienionej opaski, można udoskonalić chłodzenie tak, iż sworzeń wytrzymuje wszystkie obciążenia robocze w aspekcie elektrycznym i mechanicznym.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wbudowany w maszynę sworzeń do doprowadzania prądu według wynalazku, w przekroju wzdłużnym, a fig. 2 - sworzeń do doprowadzania prądu według fig. 1 w przekroju wzdłuż osi A-A.

Stalowy sworzeń do doprowadzania prądu, oznaczony ogólnie cyfrą 1, zawiera trzpień stożkowy 2 oraz końcówki gwintowane 3,4 na obu jego końcach. Na wewnętrznym końcu sworzeń 1 jest wkręcony w lite przewody 5, 6 o półkolistym przekroju poprzecznym, które biegną osiowo w centralnym otworze osiowym 7 wału korpusu 8 wirnika. W celu wzajemnego odizolowania, pomiędzy obydwiema płaskimi powierzchniami litych przewodów 5, 6 umieszczona jest przekładka izolacyjna 9 z tworzywa sztucznego, wzmocnionego włóknami szklanymi. Otwór 7 wału wyłożony jest rurą izolacyjną 10, zawierającą wykroje w obszarze sworznia 1. Pomiędzy rurą izolacyjną 10 a przewodami litymi 5, 6 istnieje przestrzeń pierścieniowa 11, przez którą może przepływać gaz chłodzący.

Jak to wynika z fig. 2, trzpień sworznia jest zaopatrzony w otwór przelotowy 12 w jego kierunku wzdłużnym. Ponadto trzpień 2 sworznia jest zaopatrzony w kierunku wzdłużnym tego ostatniego, w danym przypadku, w sześć rowków 13, które są uwidocznione na fig. 2 pomiędzy wycinkami 14. Przez rowek rozumie się w tym ujęciu biegnące w kierunku podłużnym sworznia wybranie materiału, wykonane na głębokość w przypadku granicznym aż do osi podłużnej sworznia. Rowki 13 sięgają w kierunku wzdłużnym sworznia aż w pobliże końcówek gwintowanych 3,4 i tam wybiegają według linii kropkowanych 15 na fig. 1. Wymiar promieniowy rowków 13 należy tak ustalić, aby przecinały one otwór przelotowy 12. Można również przyjąć liczbę rowków 13, inną niż sześć, przy czym trzy należy rozpatrywać jako dolną granicę, natomiast górną granicę determinuje pozostająca wytrzymałość końcowa.

Na przejściu od trzpienia 2 do gwintu (wewnętrznego) 3 umocowana jest na trzpieniu sworznia opaska 16. Przed wkręceniem sworznia 1 nasuwa się na niego (od położonego wewnątrz końca) cienkościenny cylinder 17. Zawiera on w pobliżu swego wewnętrznego końca skierowany do wewnątrz występ pierścieniowy 18, za pomocą którego cienkościenny cylinder 17 opiera się na wymienionej opasce 16. Pierścień zabezpieczający 19 służy do utrzymywania razem sworznia 1 i cylindra 17. Jak to wynika wyraźnie z fig. 1, rowki 13 sięgają aż poniżej opaski 16, zanim wybiegną na odcinku sworznia pomiędzy opaską 16 a gwintem wewnętrznym 3. W ten sposób przestrzeń pierścieniowa 11 pomiędzy przewodami litymi 5, 6 a rurą izolacyjną 10 pozostaje w swobodnej łączności za pośrednictwem wykroju w rurze izolacyjnej 10 z przestrzenią pierścieniową 20 pomiędzy leżącym w stosunku do osi wirnika promieniowo na zewnątrz odcinkiem trzpienia a cylindrem cienkościennym 17. Gaz chłodzący, przenoszony przez wentylator maszyny, może przepływać bez zauważalnych utrudnień od przestrzeni pierścieniowej 11 w otworze 7 wału wirnika przez rowki 13 w trzpieniu sworznia i wreszcie przez przestrzeń pierścieniową 20, zanim opuści wirnik.

Aby jak najmniej gazu chłodzącego przepływało poza cienkościennym cylindrem 17 pomiędzy nim a ścianką promieniowego otworu 22 wału wirnika, dolny koniec 21 cylindra cienkościennego

169 369 jest pogrubiony i dopasowany do kształtu rury izolacyjnej 10. Ponadto położenie występu pierścieniowego 18 jest tak ustalone, że dolny koniec 21 cylindra 17 w stanie zabudowania spoczywa na rurze izolacyjnej 10.

Obok prowadzenia gazu chłodzącego w i przy sworzniu, rowki 13 spełniają drugie istotne zadanie: bez znaczącego zmniejszenia wytrzymałości sworznia w jego kierunku wzdłużnym, sworzeń do doprowadzania prądu według wynalazku jest znacznie bardziej elastyczny w kierunku poprzecznym. Dzięki temu uzyskuje się odsprzęgnięcie pomiędzy, z jednej strony miejscem zamocowania sworznia w przewodach litych 5,6 w otworze 7 wału wirnika, a przyłączem w czołowej części uzwojenia wirnikowego, zwiększające znacznie niezawodność pracy maszyny.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sworzeń do doprowadzania prądu w wirniku maszyny elektrycznej, zwłaszcza turbogeneratora, do połączenia biegnącego w wirniku osiowo doprowadzenia wzbudzającego z przewodami uzwojenia wzbudzającego w części czołowej uzwojenia wirnikowego, który to sworzeń jest wykonany ze stali i składa się z trzpienia oraz dwóch nagwintowanych końcówek oraz posiada otwór poosiowy do prowadzenia gazu chłodzącego, znamienny tym, że trzpień (2) ma w kierunku wzdłużnym sworznia wykonane co najmniej trzy rowki (13), które mają głębokość promieniową sięgającą aż do osi sworznia, a otwór poosiowy w sworzniu (1) jest otworem przelotowym (12) i przechodzi przez całą długość sworznia.
2. 2. Sworzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że trzpień (2) jest ukształtowany stożkowo, przy czym grubszy koniec jest położony na leżącym wewnątrz wirnika końcu sworznia (1).
3. 3. Sworzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że ma nasunięty cienkościenny cylinder (17), oparty za pomocą wystającego do wewnątrz występu (18) na opasce (16) umocowanej na sworzniu na wysokości przejścia od końcówki gwintowanej (3) do trzpienia (2), na jego grubszym końcu.
4. 4. Sworzeń według zastrz. 3, znamienny tym, że rowki (13) w sworzniu (1) sięgają poniżej opaski (16).