DE1463785A1 - Fluessigkeitsgekuehlter Rotor fuer Turbogeneratoren - Google Patents
Fluessigkeitsgekuehlter Rotor fuer TurbogeneratorenInfo
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Description
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plUeeitceitegekMter Rotor tUr 2arbogeneratoren Die @:rtinduog besieht sich auf dynamoelektrieohe Nasohineh und in besondeaen auf Rotoren von Turbo-Veoheelstrom,;eneratoren. Eine der Hauptbesohränkuogen, Turbogeneratoren mit einer lei# stung von sehr als 500 M heraustellea, ohne das Gewicht den Generators wesentlich zu erhöheng liegt in der Temperatur der Rotorwioklang aus Kupfer. Bisher war es Ublioh, in direkter 8e## rWhrung mit den Rotorwioklungen Vasnerstoft unter erhöht« Drink zirkulieren zu Immens Ebenso ist bekannt, die Utatoraiclclnnf dadurch zu kühlen, äaS mm durch hohlƒ beider eine Ziübltiüenigv Reit wie beUpielaweise tlaseer zirkulieren lUt. Eine, der Uohwiem rigkeiten jedoch, die in ?alle einer Rotors auftreten, liegt ia der Besohr@takung der Gloiohstözts, die in den 17aonersüulen oder Leitungen vorhanden oind, die die heiter des Rotere mit Kühl.. mittel versorgen, Um nun weiterhin die Größe der Reibung des Vassers zu erniedrigen und eine Temperaturerhöhung den Vaeners zu beschränken, ist es notwendig, daß das' ::aseer nur über ßtreoton durch die Rotorleitungen hindurchfließt. Hauptsiel der Urfindung ist daher eine A--äordnung, die diene »#. forderniese ert=t. . GeaU der Gründung ist ein elektrischer llurbogonerator mit einen Rotor und einer hohlen Welle suogerüstet, deren einen erde als ?lansoh anogebildet und @ asial an dem Rotor befestigt ict, mr sie na stützen. 1yeiterhin sind heitmWan voriGenehen, die die Rotorrrio@tlungen darstellen. In dienen Imitungon sind Obertldehm vorhanden, die in den heitnfn xrinäle abgrenzen. WeitorUt int eine Vorrioätung vorgesehen, die eine IMhItlüssUteit dxmh die- se 1@rihis@iäresrohso@tiolgt. Diele Vorrichtung entbat «"en Fanal, der .,loh in hänZerichtunG durch das Innere der Wolle hin- duroheretreokt. Weiterhin ist im Inneren ee als Plansch ausgo# bildeten Endes der Velle eine Querplatte vorgesehen, die an dem lade den Rotors befestigt ist und den Kanal und die Kühlmittelver. bindungen zwischen diesen Versorgungskanal und den leitunCakanä- len trö,!t. Jeder gier @.inlaßeingangoverteiler kann mit einen Vereors- kanal für die I:ühlflüoaigkeit verbunden sein, der oi®h durch die Rotorwelle hinduroheretreokt. Genau so kium jeder A'bflußrertei- ler mit einer Abflaßleitung für die Plüosigkoit verbunden nein, die ebenfalls durch die Rotorwelle hindurchgeht. Die Vertau®ohung der Rotorleitungen kann genauso durchgeführt werden,. rie e® bei den eogenanngen "Röbel"-Statoretäben erfolgt. Bei dieser Anordnung sind die Zeitungen in einer Kute in wei Gruppen neb,neinander angeordnet. Die Leitungen der einen Gruppe laufen nach unten bis in eine ;Aellung am Boden der Nute, biegen dann seitwürts um, um die Zeitungen der an:;eron Gruppe zu krou- sen und laufen dann wieder nach oben., jo nirmtt jede der leitun- gen der Reihe nach eine Stellung am Boden der gute ein, judoah immer an verschiedenen Orten der i?ute. Die obige Beschreibung besieht sich der Einfachheit wegen auf eine Nute, dien genau oben auf dem Rotor angebracht ist, oo daß der oberste Leiter derjenige Zeitur ist, der radial am woitenten außen liegt. .die unterste Leitung liegt dann radial am weitenton innen. Die Verteiler oind mit Vorzug unterhalb, das heißt in radialer Richtung innerhalb der Leitungsnuten angeordnet. Sie können sich aber auch zrieohen den I,eitunaanuten erstrecken. Im folgenden soll die hWindung in Verbindung mit den Zeichnun- gen in einzelnen beschrieben werden. 1 Ist ein [email protected] durotl ein ::ade eine? Motors und neigt . die VWbindunge_n i"Ur die Uhl ad tteivorsorgung und den .ttelAbtlt@. lig. 1a tot e" ,Iaagssohnitt dureb eine Nuto .und ist ein schnitt länge der Knie III-III a» ligur 1b. - Pia. 1b ist eine Autn oht auf die Zeitungen in einer :.'Ute and zeigt die Vertauschungen der heitungen. . JU. 1o ist eilte perspektirieahe ansieht eines Uohlauoheo, der einen Verteiler darstellt. Bin Teil des Uohlauohes ist weggeeohni#ten. fit. 2 ist eia Querschnitt M:Gs der Linie 11#1I aus piaur 1 und zeigt,, wie die Verbindungen mischen der Veraor&ngu- ung der AbtluUoitung ip der gelle und den entsprechenden 8ebennnten hergestellt afä. ist eine seioh:erisohe Ansicht und neigt, wie die Spalea elejdgisoh angeordnet werden können. - Pig. 4 ist ein vergrößerter 4uorsohnitt durch eine gute längs der Mime IV-IY aas ?ff 1 b. lig. 5 ist eine äbaliohe Ansicht lünge der 1dnio v..v aus Pigur ib. Pia. 6 ist eia 4uersohnitt durch die Abflußsohneoke. Pia. ? ist eine hertveriötete Verbindungsstelle mit einen röhren. iör@r@igen iferbindungsntüoi. _ . . pig. 8 ist ein hängssohnitt durch einen Toll eines Generators mit geändertes Äufban. Vig. 9 ist ein :,oheitt längs der Linie, VI-YI aus Figur B. run soll auf die Bi -ur 1 Bezug Fettomen werden. Uit der Besugs- sitter 101 ist der-Kern eines Turbogenerators boaoiohnet,.der au= einer hohlen ::eile 2 sitzt. Durch eine feststehende Veaaor-- gungsröhre 1 fließt Wasser aus einem darttberliegenden Behälter (nicht gezeigt) $u. Diese Veraorgungeleitung 1 erstreckt sich durch das Ende der Rotorwelle 2 hindurch. Die äußere Oberfläche der Versorgungsleitung ist bei "Ü° mit einem Gewinde versehen, um als Uolanoekenpumpe zu wirken. Jadurch läßt eich c'_er hÜhhOt- mögliehe Druck in der äaamer 4 nufreehterhalten, ohne de8 zu viel Kühlmittel Curch den Ainaepalt zwischen dieser stationären Leitung und der sich drehenden belle entweicht. Dienen ist ein.: bevorzugte Abdichtung für eine Welle. j.s lastson eich aber auch andere ::ellenabdiehtungen verwenden. La sollte jedoch eine eol- oho Abdichtung bi.;voraugt werden, in der zum Dichten keine Teile aus Gummi verwendet werden, da solche Gummiteile varaohloißen können. Das Uasser fließt dann aus der Kammer 4 durch zwei sich diametral entgegenstehende Linlaßröhren 5 in zwei diametral entgegen&lesetst angeordnete Einlaßiuadranten 6 oinee Ringkörpers hinein. Von dort wird das Vaeser über Verteiler an jede Upuleneinlaßeoite verteilt. Diese Verteiler werden von Ieolioreohläuchen T dargestellt, die ih Nebenschlitzen 8 angeordnet sind. In der di,ur 2 ist die An- ordnung der radialen Röhren und des Ringkörpern doutlic her z;e- seigt, während dersoorkreislauf für die Üpulen in der .?i";ur 3 zu sehen ist. - Der PiL~ur 3 und auch der Figur 1 kann man entnehmen, daß sich die 3ehläuohe, die die Verteiler darstellen, von den Aingkörper aus über die ganze Länge der Zusatzoohlitze hin erstrecken. Gie etcl- lon Verbindungen mit jeder der Zeitungen 9 an den Krcuzungepunk# ten ganz unten in der ;pule her. Wie die Leitungen in jeder Nute vertauscht sind, wird gleich anschließend noch beschrieben. Alle neboneinanderliegenden Spuleneeiten, die au einem Pol ge- hören, diene:i belieh des 1;asrerkreielaufoe als hinlasse und sind mit einem der Linlaßxuadranten verbunden. J.lle elektrisch entaeGengeset$ten l;pulenseiten sind ebenfalls Vaesereinlasae. Die Oigur 3, die das tIioklungeschema erklärt, zeigt nur drei :.pulen, die einem Pol zugeordnet sind. Aus Gründen der Linfaoh- heit, und um es leichter zu machen, die Achaltung zu verfolgen, hat je" epnüe mm Besäe ».0'indxuen, die in zwei ttrupp« nebonei nr- ander zu je drei Iosgen angeordnet sied: in der picur 1 sowie in deal Sohrdtt dsrih die äute, der in c:en iti@,@amn 4 und 5 gezeigt ist, sind 4ag'egm 16 Viaduagen vorgesehen, die in zwei Absob`nit- ten neieneinandear von je acht Magen angeordnet sied. In der liGur 3 stell« die voll aue@;eso@ronen Linien die hohlen Seitun- gt in deslmif #3pal«Iegs jeder ipnle dar, 31e der rolaohre ea aKohoten liaßt. Die anderen Spulenlfn sind durch aoatriohel- te Iminten dafzteUt. In der fL;ur 3 beseiohnen die amten Buch- staben A - et @Isesereinls@aasap ngen, die an den @rousnng@rp@nnl@en ",Boden dir Pute auf jeder ßpuleneinls@seite liegen:` Die ent- sprechenden @tualapturgen oiad mit kleinen Bueäntaben boseicih# not worden. Verfolgt aon die ganso aohsltung, oo knntt siat.beser- lm, du jede lleeeereiniaasn»pt"af snei Kühlaaittoiveße versorgt mg daß das Wasser jeweils zur Hälfte an zwei getrennten Aus- laesan läsäeoc austritt, die auf der anderen Spaonseite an zwei bensahösstea @repunkten liegen. Auf diese Veize ist um Beispiel der Mals B B über den aln ausgesogene Linie angeseiß- ten ges mit .d« A»lU bo und mit de= als ges-triohelte lrinie an- geseisten Vag mit des Auolai ab verbunden. Die beiden* "paxalloleng Wege, die das Uaseer aiaeR, unteraohoiden oioh daher etwäs in ihrer Ian®e. Dieser @htereohied entspricht deal Abstand der xrem## sunäs»uakte, ist aber kurz verglichen mit der Idjn ;e deo Gen«t- aeges, die etwa einer halben iioälung entspricht.' Daher hat die- gor nuntersohied besßglioh eines i'sapsraturanstioges In Wasser keine Bedeutung. Wie iasa der Pioar 3 sutneäto@en kann, verlaufen die Obersohneiäie- gen in der mittleren Opale in entgegefeetster Eieftung. Der Grand dertur wird klar, wenn man den Wasoerkreiolaui in der klein- etea Spule bis aus :Xde vertolGt.' Denn oieht man, daß der En1:b- auslaß g die Butte der Uaseemenße aufnisnt, die an der Zinlaß- saaspg ß der nächoten spule eingeitträrt ist. Das Gleidbe gilt fft den Balbanolaß e. 4Orden nun alle Oberaohneidungen in der glsiohsa £iohtmg dnroh"ehrt, so wfirde an demt Aüslaß g Vasen r von den' ginlsa Z austließrn. Dabei* wirde sieh ttir das Vasser, eine Cegstreoke . ergeben, die etwa doppelt so lä.W wie die and%. Der Draok, der bei dieoer,Anordnuag benötigt wird, um das vasser durch cae" Windungen Undnrahsvidr@ioken, ohne daß Unterdrucke er. saugt werden, wird :arischen den Radius den Abfluaringkörpers " 13 und dem Radius der EinlaUmmsr 4 durch die :Drehung den Rotors entwickelt. Hinzu komst noch der Antangsdruok in der äamer 4, der Ton den darüber angeordneten Tänk geliefert wird, und dealt die Sohheokenpampemwirk=g der Einliäröhre 1 widersteht. :AB Wären auch höhere Druck* annendbar, @ wenn wn eine wirkliche Dichtung an der Stelle verwendet, an der das U'aeser in die Welle eintritt. Dann würden aber Schwierigkeiten wegen den Verschleißes dieser. Diohtung auftreten. , " Vergleicht man die ltißaren 1 und 2, so kann man beobachten, daB die Leitungen 5 uqd 12 in der pignr 1 beide in einer vertikalen Ebene gezeigt sind, nährend oie tatsächlich um einen Linkel von 90o vernetzt angeordnet Bind, wie es die Pigür 2 zeigt. Der Aufbauader Isoliersohläueeh für die Verteiler ist in den P1# Buren 1a und 1o geneigt. Der Schlauch hkit den Druckern otandsuhal- ten, @ die auf den Radius der Zusatzschlitze auftreten, und die " bei normaler Drehzahl. etwa 70 Atü und. bei Überdrehsnhl 'i05 I.tU betragen können. Der Schlauch muB in.erster hlnie waasernndurah- lässig sein und eine goniaae Yhoxibilität beeitaon, uu bei-einer tÜerürisohen kuodohnung der Viokltusgen nachgobon zu können. Als Material ist dafür Tetrefluorpoljtthylen geeignet, das durch die Bezueacitter "15" gekennzeichnet ist. Be ist aber"notwendig, den aahlauoh durch äußerer &etallrinße 16 zu versten, die durch schmale, aber starke Isolierringe 17 voneinander getrennt sind. Zweitens ist es notwendig, den Schlauch innen mit Verstär- kungshülssn 18 zu verwehen, um ein Sua::menfallon den Schlauches " zu verhinCern, wenn der Rotor aus irgend einem Grund ohne Hasser oder mit erhöbter Temperatur läuft. Diese kuffen =ü,^. or, sehr : ut isolieren und vaoeerundurohlgccig" sein. Als Illterial dafür- ist Yonbohlortrifluorpolyäthylen geeigabt. IL-:n kann die Laden der hinge und der Zuffen abkanten, um dem geo^mton Schlauch eine ge- wieae Elexibilität zu geben, Obwohl die ganze Auslegung no duroh- getUhrt iat,@daß nie langen Verteilerschläuchen gerecht wird, Um- Strttae besondere zwischen den Undungen und den Rinikörper zu verringern, der durch die beiden Quadranten 6 und 10 gebildet wird, ist. en -drittens notwendig, an linde den hineatses ? eine Verlängerung anzubringen, die als Sehatzring wirkt. An den Enden mancher Bindungen liegt nämlich die halbe Rotorepannung an, so daB der wirksame Teil den %insatzee unter der Tülle 15 korrodieren kann. Dagegen soll diese Verlängerung schützen. Lin geeigneten Material für diese IBinaät$e, um die elektrolytische- Korroaion herabzusetzen, i!it rostfreier Stahl. Die elektriQChen Zeitungen, die tu dem, Kollektor 20 (Fis. 1) führen, können wie üblich suagebildet nein und'duroh ßohrungan in den feststehenden Teil der Welle hindurchgehen. In diesen Falle kaizn mm Waeyer, das am Punkt "a" am Beginn den elektri- echen Kreisen abfließt, einer Abflußrammer 70 den Ringkörpers über einen Ieoliersohlauoh zutühren. Auch Waenar, das am lade den elektrischen greises, wie beispielsweise am Punkt "0" (21g.3), eintritt, kann von einem Linlaßiuadranten 6 den Ringkörpern über einen Bohlauoh zugeführt werden. Man kann aber auch die Leitun- gen, die.zum Kollektor führen, hohl und wassergekühlt machen. Dann müssen nur arm K'ollektorende der Leitungen geeignete Wasser- verbindungen vorgesehen werden, Wassergekühlte Leitungen köntzsn auch dann angewendet werden, wenn der Kollektor ein Quecksilber- kollektor ist, oder wenn die Erregermaschine eine Weohseletrom- naeohine ist und auf der Welle rotierende Gleiohriohter oitsen.- Auf 'Wunsch können die massiven oder die waseergokühlten Leitun- gem den-Raus einnehmeni der von der sylindrisohen Packung 22 beansprucht wird. Die Röhren, die den Binlaß-luadranten 6 den Ringkörpers Wasser suMren, und auch der Singkörper selbst sind von der Rotor- welle elektrieoh isoliert, um leolationswidersta.@rdeaeeaungen- der Hauptmasseisolation 23 den Rotors durchführen zu können,- ohne das lfaeder vollständig abzulr:nsen. $isher int,ein Rotor mit direkter WaseeriUhlung beschrieben wor- den,-dessen Kühlsystem einen Einwegayotem äquivalent int, und' - Dort kann denn wieder eine Waesersohlauchverbindung hergeatellt werden, und such diesmal ist der Druck an dieser Stelle wieder am niedrigsten. Wenn die Rotoren nur kleine Durchmesser haben, so können Zwisoheneinlasse für Waseer in einer gowissen Höho in den Ruten hergestollt werden, vorausge#etst, daß der Druck für den üohlauch nicht zu groß ist. Wie es in den Figuren 1a und 1b deutlichor geneigt ist, verlaufen die Wioklungen in dem vorne liegenden Stapel, der linke geseigt ist, solange von linke naeh rechte aufwärts, bin sie beispelsweise bei 24 ihre oberste Stellung erreichen. Dort werden sie horizontal in den hintenliegenden Stapel hineingebogen und laufen dann naoh unten weiter. Genauso wird jeder Leitor in dem hintenliegonden Stapel horizontal in den vorne liorgcuden Stapel hineingebogen, wenn er den Boden der Nute erreicht. Auf diese Weine werden die Leitungen in den Nuten immer dann, enn ßie gans unten ankomoouen, der Reihenfolge nach vertauscht.
Die Nigur 4 ist ein Schnitt durdu eliren Vertaueohungapunkt, *je 1 er beiopielawei;ie an der :;chnittlinie IV-IV der Pigur '!b vorhan- den ist. Der xoitor 25 t demzufolge gerade die' Uitte der: I.tuie 125 .ein. Der länesgeriohtete leite;. 26 --steht mit dei Vertei- ler 27 über einen olilaß_8 44 j@Aieräuag.
Claims (4)
- A n a p r ü o h e 1. Rotor für einen elektrischen Turbogenerator, dessen Wioklungsleitungen mit längsgeriohteten Kanälen ausgestattet sind, d a d u r d h g e k e n n z e i ohne t , daß eine hohle Vellc mit einem als Flansch ausgebildeten Ende vorgesehen ist, des axial an dem Rotor befestigt ist, daß innerhalb, des als Flanach ausgebildeten Endes der Welle eine Querplatte angordnot und an dem Rotorende befestigt ist, die die Versorgungleitung für die Kühlflüssigkeit innerhalb dor hohlen Welle otütst, daß weiterhin eine Vorrichtung vorgeschen ist, die eine Flüssigkeitsströmung von der Versorgungsleitung in der Welle durch die Kanäle in den Wioklungeleitungen umlaufen läßt, und daß die Querplatte mit radialen Kanälen versehen ist.
- 2. Rotor nach Anopruoh 1, d a d u r o h g e k e n n -@ e i o h n e t , daß innerhalb der hohlen Welle konzentrisohe Versorgungs- und Abflußleitungen vorgesehen sind.
- 3. Rotor nach Anspruch 2, d a d u r o h g e k e a n -s e i o h n e t , daß die Versorgungsleitung mit den Kanälen in den Wioklungsleitungen an eich gegenüberliegenden Quadranten im Rotorquerschnitt verbunden ist, daß der Abfluß aua den Kanälen der Wioklungsleitungen in die da@wischenliegendon Quadranten erfolgt, und daß die Wioklungsloitungen so eingerichtet sind, daß eine Flüsoigkeiteströnung durch sie hindurch auftreten kann.
- 4. Rotor nach einen oder mehreren der Ansprüohe 1 bis 3, d' a d u r o h ge k e n n s e i o h n e t , daB die Rotor- . . leitengen in Ruten angeordnet sind, daß eich 'unterhalb der Nuten Verteilerkanäle für die Kühlflüssigkeit den Rotor entlang erstreoken, 'und daß Öffnungen die Verteilerkanüle mit den Kanälen in den Kotorleitungen verbinden, wo en für einen Kühlmittelumlauf erforderlich
5. Rotor »oh Axurpraoh 4, d a d w r o h g e k e a n a s i o h ne t , $sB die Leitrungen in den lauten der Reih» nach in ihrer Stellung vertauscht eind@ so daß jede heiter der Reihe nach eine ütell=g gus. unten in der gute einnimt, md daß die Leitung an dieuer Stelle mit dem Verteilerkanal unterhalb der ante verbunden isst.
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