DE2806085C2

DE2806085C2 -

Info

Publication number: DE2806085C2
Application number: DE2806085A
Authority: DE
Inventors: Willy Wuermlos Aargau Ch Germann
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-01-25
Filing date: 1978-02-14
Publication date: 1987-10-01
Also published as: DE7804251U1; FR2415865B1; SE7900571L; US4251680A; CH622134A5; FR2415865A1; DE2806085A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine druck-/vakuumdichte Durchführung für die Erregerstromzuleitung eines Turbogene rators mit supraleitender Erregerwicklung gemäß dem Gat tungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der US-PS 32 63 025 ergibt.

Im Artikel "Turbogeneratoren mit supraleitender Erreger wicklung" in Bull. SEV 64 (1973) 17, 18. August, S. 1 040 - 1050, ist auf S. 1043 in Fig. 3 ein Längsschnitt eines Turbogenerators mit supraleitender Erregerwicklung dar gestellt. Die Erregerwicklung wird durch das flüssige Helium gekühlt. Der die Wicklung tragende kalte Rotor körper ist innerhalb eines äußeren, warmen Zylinders angeordnet und im Zwischenraum wird ein hohes Vakuum erzeugt. Die Befestigung des inneren Rotorkörpers und die Übertragung des Drehmomentes an die Wellenenden, die sich an Raumtemperatur befinden, erfolgt über dünne Übergangsstücke, die zusätzlich mit Helium abgekühlt werden. Auf der Nichtantriebs-Seite der Welle befin den sich ein Heliumübertrager, rotierende Vakuumdich tungen, Schleifringe, und innerhalb der Welle, mit Helium-Gas gekühlte Erregerstromzuleitungen. Diese Erre gerstromzuleitungen gehen aus einem Hochvakuumraum in einen Raum mit unter Druck stehendem Helium. Diese Durchführungen werden in keramischen Platten befestigt, wobei die Befestigungsanordnung sehr anspruchsvoll ist, weil die beiden Räume sehr tiefe Temperaturen und ver schiedene Drücke aufweisen und die Durchführungsbolzen durch Zentrifugalkräfte belastet sind.

Aus der US-PS 32 63 025 ist eine druck-/vakuumdichte Durch führung für allgemeine Anwendungen bekannt, welche Durch führung einen ersten unter Druck stehenden und einen zwei ten unter einem anderen Druck, z. B. unter Vakuum stehenden Raum verbindet. In einer Keramikplatte sind unter Zwischen schaltung von Metalldichtungen elektrische Leiter einge spannt. Auch die Keramikplatte ist unter Zwischenschaltung einer Metalldichtung zwischen zwei Stahlflanschen einge spannt. Die Berührungsflächen der Dichtung mit dem einen Flansch und mit der Keramikplatte sind derart ausgebildet, daß sich die ursprünglich runde oder rechteckige Dichtung in eine mit trapezförmigem Querschnitt verformt, wobei die Basis des Trapezes außen liegt. Weil das Metall infolge der gewählten Querschnittsform nur nach außen ausweichen kann, wird eine gute Abdichtung erzielt. Die radiale Abstüt zung der Keramikplatte erfolgt unmittelbar an den beiden Stahlflanschen.

Als Durchführung für die Erregerstromzuleitung eines Turbo generators mit supraleitender Erregerwicklung ist diese be kannte Anordnung nicht geeignet, weil die auf die Keramik platte einwirkenden mechanischen und thermischen Spannungen während des Betriebes die Keramikplatte beschädigen, wenn nicht zerstören würden.

Ausgehend vom Bekannten liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine Durchführung zu schaffen, die den beim Betrieb des Turbogenerators auftretenden unterschiedlichen Drücken, den Zentrifugalkräften und den verschiedenen Temperaturen bzw. Temperaturänderungen widerstehen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Patentan spruch 1 gekennzeichneten Merkmale.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, daß die Kunststoffdichtungen, die eine ziemlich große Wärme dehnung aufweisen, die verhältnismäßig kleine Wärmedeh nung der Keramikplatte kompensieren können. Durch die Art der radialen Abstützung in Verbindung mit der Materialwahl für die Dichtungen auf Druck- und Hochvakuumseite wird er reicht, daß in der Keramikplatte ungünstige Spannungen nicht auftreten.

Die Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch 3 zeigt ein besonders günstiges Material für die Kunststoff dichtungen bzw. Kunststoffbolzen. Anspruch 2 bezeichnet eine vorteilhafte Materialzusammensetzung der Keramikplatte. Die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 4 und 5 zeigen die Mög lichkeit, die mechanische Beanspruchung der Keramikplatte auf das Minimum zu verkleinern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schemati schen Zeichnung näher erläutert.

Eine runde Keramikplatte 1 (z. B. aus Aluminiumoxid) ist zwischen zwei Stahlflanschen 2 und 3 befestigt. Die genannten Stahlflanschen 2 und 3 sind mit nur symbo lisch dargestellten Schrauben 6 zusammengehalten. In der Keramikplatte 1 sind in Bohrungen elektrische Leiter 4 befestigt. In einer ringförmigen Nut im Stahlflansch 2 ist eine Metalldichtung 5 angeordnet, im Stahlflansch 3 ist gleichartig eine ringförmige Teflonunterlage 7 (Polytetrafluoräthylen) gelagert. Weitere Teflonunter lagen 8, die in Bolzenform ausgeführt sind, stützen die walzenförmige Fläche der Keramikplatte 1 gegenüber den Stahlflanschen 2 und 3 ab. Der mit flüssigem Helium gefüllte Raum ist mit der Zahl 9 bezeichnet, der Hoch vakuumraum mit der Zahl 10. Die elektrischen Leiter 4 sind auf der Heliumseite mit Metalldichtungen 11 und auf der Vakuumseite mit Teflonunterlagen 12 abgedichtet. Diese Teflonunterlagen sind mit Stahlkörpern 13 gehalten, die mit Tellerunterlagen 14 und Muttern 15 gehalten werden.

Es ist selbstverständlich, daß der Erfindungsgegenstand auf das Dargestellte nicht beschränkt ist. So können die Keramikplatten, die Stahlflansche und die Metall- und Kunststoffdichtungen auch andere Formen aufweisen als dargestellt.

Claims

1. Druck-/vakuumdichte Durchführung für die Erregerstrom zuleitung eines Turbogenerators mit supraleitender Erre gerwicklung, welche Durchführung einen ersten (9) unter Druck stehenden, Helium enthaltenden und einen zweiten unter Hochvakuum stehenden Raum (10) verbindet, wobei elek trische Leiter (4) unter Zwischenschaltung von Metalldich tungen (11) in eine Keramikplatte (1) eingespannt sind, und auch die Keramikplatte (1) unter Zwischenschaltung einer Metalldichtung (5) zwischen Stahlflanschen (2, 3) eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Metalldichtungen (5, 11) auf der Druckseite (9) angeordnet sind,
- daß auf der Hochvakuumseite (10) Kunststoffdichtungen vorgesehen sind,
- daß alle Dichtungen jeweils in Ringnuten in den zur Ke ramikplatte (1) weisenden Flächen der Stahlflansche (2, 3) und der elektrischen Leiter (4) eingelegt sind,
- und daß die Keramikplatte (1) in radialer Richtung über Kunststoffbolzen (8) gegenüber den beiden Stahlflan schen (2, 3) abgestützt ist.

2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte (1) aus Aluminiumoxid besteht.

3. Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Kunststoffdichtungen (7, 12) und/oder die Kunst stoffbolzen (8) aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

4. Durchführung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kunststoffdichtungen (7, 12) so dimensio niert sind, daß die gemeinsame Wärmedehnung der Keramik platte (1) und der Kunststoffdichtungen (7, 12) annähernd der Wärmedehnung der Stahlflansche (2, 3) bzw. Metallbolzen (4) entspricht.

5. Durchführung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbolzen (8) so dimensioniert sind, daß die gemeinsame Wärmedehnung der Keramikplatte (1) und der Kunststoffbolzen (8) annähernd der Wärmedehnung der Stahlflansche (2, 3) entspricht.