DE4434341A1 - Dehnungsausgleicher zur Einfügung zwischen zwei Enden einer elektrischen Leitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dehnungsausgleicher zur Einfü­ gung zwischen zwei Enden einer elektrischen Leitung, welcher entlang einer Achse dehnbar ist.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Dehnungs­ ausgleicher zur Übertragung eines hohen elektrischen Stroms, wie er z. B. in einer Ständerwicklungsableitung einer elektri­ schen Großmaschine, beispielsweise eines Turbogenerators, eingesetzt wird.

Ein Dehnungsausgleicher findet insbesondere dann in einer elektrischen Leitung Verwendung, wenn die Leitung an ein Bau­ teil angeschlossen ist, welches im Betrieb Vibrationen unter­ worfen ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Lei­ tung eine Ständerwicklungsableitung eines Turbogenerators ist und den Anschluß an eine Ständerwicklung des Turbogenerators darstellen soll.

Die Ständerwicklung wird durch ein in dem Turbogenerator rotierendes Magnetfeld einer periodisch wech­ selnden Beanspruchung unterworfen, die sich im Auftreten von Vibrationen äußert. Diese Vibrationen betreffen in erster Li­ nie die Ständerwicklung selbst und treten an einem Gehäuse des Turbogenerators, durch das die Ständerwicklungsableitung hindurchführen soll, allenfalls in eingeschränktem Umfang auf. Um die Ständerwicklungsableitung mechanisch zu entla­ sten, muß in ihr zumindest ein Dehnungsausgleicher vorgesehen sein, welcher die von der Ständerwicklung ausgehenden Vibra­ tionen aufnehmen kann.

Ein Dehnungsausgleicher ist auch dann von Vorteil, wenn ther­ mische Dehnungen ausgeglichen werden müssen. Auch dies ist im Falle einer Ständerwicklungsableitung der Fall, da beim Be­ trieb eines Turbogenerators stets eine Erwärmung der Ständer­ wicklung erfolgt. Gemäß bisheriger Praxis besteht ein in ei­ nem Turbogenerator einzusetzender Dehnungsausgleicher aus ei­ nem Paket U-förmig oder V-förmig gebogener Bleche. Diese Aus­ führungsform hat allerdings gelegentlich für Probleme ge­ sorgt, da der Bruch eines einzigen Bleches bereits die Fe­ stigkeit des Dehnungsausgleichers beeinträchtigt und zu einer erhöhten Neigung zu weiteren Brüchen führt.

Dementsprechend ist es die Alfgabe der Erfindung, eine andere Ausführungsform eines Dehnungsausgleichers anzugeben, die insbesondere im Hinblick auf die beim Einsatz in einem Turbo­ generator zu erwartenden mechanischen Belastungen wesentlich robuster als die bekannte Ausführungsform ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird ein Dehnungsausglei­ cher zur Einfügung zwischen zwei Enden einer elektrischen Leitung, welcher entlang einer Achse dehnbar ist, welcher er­ findungsgemäß zwei entlang der Achse hintereinanderliegende Platten, an denen jeweils ein Ende befestigbar ist, sowie ei­ ne Vielzahl von gekrümmten, elastisch verbiegbaren Stäben aufweist, die jeweils mit beiden Platten elektrisch leitend verbunden sind.

Erfindungsgemäß kommen anstelle der gebogenen Bleche gekrümm­ te Stäbe zum Einsatz, die deutlich weniger als Bleche zum Bruch neigen und die dementsprechend deutlich höher belastbar sind als Bleche. Der Einsatz der Stäbe anstelle der Bleche gibt darüber hinaus dem Dehnungsausgleicher eine gewisse Ela­ stizität in allen Richtungen senkrecht zur Achse, was bei dem aus Blechen bestehenden Dehnungsausgleicher nicht der Fall ist - eine Elastizität in wirksamer Größe ist bei dem Deh­ nungsausgleicher aus Blechen nur gegeben in einer Richtung, die senkrecht zur Ausrichtung der Bleche liegt. Der erfin­ dungsgemäße Dehnungsausgleicher hat mithin gegenüber dem be­ kannten Dehnungsausgleicher einen zusätzlichen Freiheitsgrad zum Ausgleich von Dehnungen, woraus sich nicht zuletzt sein Vorteil erklärt.

Bevorzugtermaßen ist jeder Stab in dem Dehnungsausgleicher um die Achse gewendelt, was zur Gewährleistung einer über alle Richtungen senkrecht zur Achse gleichmäßigen Elastizität des Dehnungsausgleichers beiträgt und somit der Möglichkeit einer Überbeanspruchung wirksam vorbeugt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn jede Platte etwa kreisscheibenförmig und etwa senkrecht zur Achse ausgerichtet ist, die Stäbe jeweils an ihrem Außenumfang mit der Platte verbunden sind und ferner jede Platte eine Lasche zum Anschluß an ein Ende aufweist. Der somit ertüchtigte Dehnungsausgleicher hat eine bezüglich der Achse etwa zylindrische Geometrie und kann damit eventu­ elle Dehnungen besonders gut auffangen und ausgleichen.

Außerdem bevorzugt sind die Platten des Dehnungsausgleichers gegeben durch eine erste Platte und eine zweite Platte, wobei die erste Platte eine Isolierhülse trägt, welche beide Plat­ ten sowie die Stäbe umgibt. Dergestalt sind insbesondere die Stäbe gegen ihre Umgebung isoliert, was insbesondere bei der Verwendung des Dehnungsausgleichers unter hoher elektrischer Spannung, wie es insbesondere an einer elektrischen Großma­ schine der Fall ist, von Bedeutung ist.

Bevorzugte Anwendung findet der Dehnungsausgleicher jedweder Ausgestaltung zur Übertragung eines elektrischen Stromes von mehr als 1000 A und kommt insbesondere zum Einsatz in einer Ständerwicklungsableitung einer elektrischen Großmaschine, beispielsweise eines Turbogenerators.

Ein Ausführungsbeispiel des Dehnungsausgleichers nach der Er­ findung geht aus der Zeichnung hervor. Dort zeigen im einzel­ nen:

Fig. 1 eine Ansicht des Dehnungsausgleichers in einer elektrischen Leitung senkrecht zur Achse;

Fig. 2 einen senkrecht zur Achse gelegten Querschnitt durch den Dehnungsausgleicher.

Fig. 1 zeigt eine elektrische Leitung 1, in die der erfin­ dungsgemäße Dehnungsausgleicher eingefügt wird. Die elektri­ sche Leitung 1 hat zwei Enden 2, welche entlang der Achse 3 einander gegenüberliegen. An diese Enden 2 anzuschließen ist der Dehnungsausgleicher. Dieser besteht aus einer ersten Platte 4 und einer zweiten Platte 5, die über eine Vielzahl von gekrümmten Stäben 6 miteinander verbunden sind. Jeder Stab 6 ist um die Achse 3 gewendelt. Jede Platte 4, 5 trägt eine Lasche 7, an der jeweils, ein Ende 2 anzuschließen ist. Die Lasche 7 kann in beliebiger, elektrisch leitfähiger Weise mit der Platte 4, 5 verbunden sein, insbesondere durch Ver­ schraubung, Verschweißung oder Verlötung. Auch kann sie mit der jeweiligen Platte 4, 5 ein einstückiges Bauteil bilden. Die erste Platte 4 trägt eine Isolierhülse 8, die außer der ersten Platte 4 die Stäbe 6 und die zweite Platte 5 umgibt; auf diese Weise ist eine elektrische Isolierung der mehr oder weniger voluminösen Anordnung mit den beiden Platten 4, 5 so­ wie den Stäben 6 gegeben. Beide Enden 2 und beide Laschen 7 sind versehen mit Bohrungen 9, durch die zur Befestigung der Enden 2 mit den Laschen 7 Bolzen oder Schrauben gesteckt wer­ den können. Die Verbindung der Enden 2 und der Laschen 7 un­ terliegt keinen über die einschlägigen Fachkenntnisse hinaus­ gehenden Beschränkungen; jedwede elektrisch leitfähige und mechanisch hinreichend belastbare Verbindung wie Verschrau­ bung, Verschweißung, Verlötung und Verklammerung ist denkbar.

Als Werkstoffe kommen für die Komponenten 4, 5, 6 und 7 des Dehnungsausgleichers vor allem die üblichen, für elektrische Anwendungen gebräuchlichen Werkstoffe , insbesondere Kupfer- und Aluminiummaterialien, sowie gegebenenfalls entsprechende Zusatzwerkstoffe zum Schweißen und Löten in Frage.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Dehnungsausgleicher entlang der Linie II-II in Fig. 1. Der Querschnitt ist der Übersicht halber nur zur Hälfte dargestellt. Erkennbar sind die zweite Platte 5 sowie eine Vielzahl von Stäben 6, die sämtlich am Außenumfang der zweiten Platte 5 befestigt sind.

Wiederum kann die Befestigung der Stäbe 6 mit den Platten 4, 5 auf jede praktikable Art und Weise erfolgen, insbesondere durch Verlötung oder Verschweißung. Die Stäbe 6 sind vonein­ ander beabstandet, wodurch ausgeschlossen ist, daß einander benachbarte Stäbe 6 im Betrieb aneinander reiben und somit möglicherweise vorzeitige Brüche verursachen. In Fig. 2 außerdem erkennbar ist, die Isolierhülse 8, die die zweite Platte 5 und die Stäbe 6 umgibt und gegen die Umgebung iso­ liert.

Claims (6)

1. Dehnungsausgleicher zur Einfügung zwischen zwei Enden (2) einer elektrischen Leitung (1), welcher entlang einer Achse (3) dehnbar ist, gekennzeichnet durch zwei entlang der Achse (3) hintereinanderliegende Platten (4, 5), an denen jeweils ein Ende (2) befestigbar ist, und eine Vielzahl von gekrümm­ ten, elastisch verbiegbaren Stäben (6), die jeweils mit bei­ den Platten (4, 5) elektrisch leitend verbunden sind.

2. Dehnungsausgleicher nach Anspruch 1, bei dem jeder Stab (6) um die Achse (3) gewendelt ist.

3. Dehnungsausgleicher nach Anspruch 2, bei dem jede Platte (4, 5) etwa kreisscheibenförmig und etwa senkrecht zur Achse (3) ausgerichtet ist und eine Lasche (7) zum Anschluß an ein Ende (2) aufweist, und die Stäbe (6) am Außenumfang der Platte (4, 5) mit dieser verbunden sind.

4. Dehnungsausgleicher nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, bei dem die Platten (4, 5) gegeben sind durch eine erste Platte (4) und eine zweite Platte (5), wobei die erste Platte (4) eine Isolierhülse (8) trägt, welche beide Platten (4, 5) sowie die Stäbe (6) umgibt.

5. Dehnungsausgleicher nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, welcher ertüchtigt ist zur Übertragung eines elektri­ schen Stromes von mehr als 1000 Ampere.

6. Dehnungsausgleicher nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, welcher in eine Ständerwicklungsableitung (1) einer elektrischen Großmaschine, insbesondere eines Turbogenera­ tors, eingefügt ist.