DE938431C - Welle einer elektrischen Maschine mit Schleifringzuleitungen - Google Patents

Description

• Welle einer elektrischen Maschine mit Schleifringzuleitungen Die Schleifringzuleitungen einer elektrischen Maschine, z. B. eines Turbogenerators, sind oft in Bohrungen der Läuferwelle verlegt. Diese Bohrungen führen auch durch den beispielsweise an eine Induktorwelle geflanschten Schleifringwellenstummel, auf dem .die Schleifringe sitzen. Die beiden elektrischen Leiter, die von den Wickelköpfen durch die Bohrungen hindurch zu diesen Schleifringen führen, sind gegenüber den Wandungen der Bohrungen durch Isolierstücke getrennt. Diese Isolierstücke sind leiteraxial gesehen aus verschiedenen Gründen unterbrochen, z. B. sind Dichtungen eingefügt oder es besteht eine Unterbrechung an der Stelle, wo die radial verlaufenden Schleifringzuleitungsteile in axial verlaufende übergehen. An dieser Stelle befindet sich dann ein Ende eines Füllstücks (Isolierstücks), das in einer axialen Wellenbohrung liegt und in dem die beiden Schleifringzuleitungen sich gegenseitig nicht berührend eingebettet sind.
• Da es sich bei den obengenannten Bohrungen um nahezu abgeschlossene Räume handelt, besteht die Gefahr der Schwitzwasserbildung (Kondenswasserbildung) in ihnen. Da nun die obenerwähnten Isolierstücke leiteraxial unterbrochen sind, kann an den Stellen dieser Unterbrechungen durch die Anwesenheit von Schwitzwasser zwischen dem Metall (meist Kupfer) der Schleifringzuleitungen und dem Metall :der Läuferwelle eine elektrisch leitende Verbindung entstehen. Dadurch wird der Isolationswert des Läufers erheblich herabgesetzt.
• Die obengenannten Nachteile werden durch den Gegenstand gemäß der Erfindung beseitigt. Es handelt sich um die Welle einer elektrischen Maschine mit in Bohrungen der Welle verlegten, von den Wandungen dieser Bohrungen durch leiteraxial unterbrochene Isolierstücke getrennte Schleifring. zuleitungen, bei der der Schwitzwasserentfernung dienende, in der Welle und/oder zwischen der Welle und den Isolierstücken besonders vorgesehene, gasdurchströmte Kanäle angeordnet .sind; die unmittelbar an den Schwitzwasser enthaltenden Spalten oder in deren Nähe vorbeiführen und mit diesen Spalten in Verbindung stehen. Auf diese Art und Weise werden das Schwitzwasser selbst oder seine Dämpfe durch den Gasstrom (z. B. Luftstrom) mitgerissen und in die Umgebung der Maschine befördert. Es genügt, wenn die Kanäle gemäß der Erfindung in der Nähe der Schwitzwasser enthaltenden Spalte vorbeiführen und mit diesen Spalten in Verbindung stehen. Durch den vorbeifließenden Gasstrom wird dann das Schwitzwasser zur Verdunstung gebracht, durch die Verbindungen hindurch vom Gasstrom angesaugt und mit dem Gasstrom wegbefördert. Diese Möglichkeit der Schwitzwasserentfernung wird gemäß der Erfindung z. B. bei in radialen und axialen Bohrungen der Welle verlegten Schleifringzuleitungen ausgenutzt; bei denen die Kanäle gemäß der Erfindung parallel zu den axial liegenden Schleifringzuleitungen verlaufen und die radial, verlegten Zuleitungsteile (z. B. Stromzuführungsbolzen) derart umgeben, daß die Gasströme an der Kreuzungsstelle den gesamten Umfang dieser Teile umspülen. Es handelt sich um die Kreuzungsstelle zwischen den radial verlegten Zuleitungsteilen und den axial verlaufenden Gaskanälen gemäß der Erfindung. In diesem Fall also wird das sich eventuell in den radialen Schleifringzuleitungsbohrungen befindliche Schwitzwasser bzw. dessen Dampf durch den an den Kreuzungsstellen vorbeifließenden Gasstrom angesaugt und mitgerissen.
• Der Gasstrom, meist ein Luftstrom, wird dadurch erzeugt, daß die Gasaustrittsöffnungen der Kanäle gemäß der Erfindung auf größeren Radien als die Gaseintrittsöffnungen liegen. Die Eintrittsöffnungen können sich z. B. auf dem Wellenumfang an einer Stelle relativ kleinen Wellendurchmessers befinden. Die Austrittsöffnungen können z. B. auf dem Umfang eines Wellenflansches liegen, dessen Durchmesser größer ist als der erstgenannte Durchmesser. Der Luftstrom kann auch durch Lüfter hervorgerufen werden.
• Der Gegenstand der Erfindung kann unter anderem bei wasserstoffgekühlten Maschinen verwendet werden: Bei diesen Maschinen ist es notwendig, an einer Stelle der Schleifringzuleitungsbohrungen Dichtungen als Trennstellen zwischen dem Wasserstoffgas im Innern der Maschine und dem Gas (meist Luft) auf der anderen Seite der Dichtungen, also der Außenluft, vorzusehen. Auch hier besteht also die Möglichkeit einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Schleifringzuleitungen und dem Induktoreisen durch Schwitzwasser, da die Isolierstücke leiteraxial infolge dieser Dichtungen unterbrochen sind. Die Ausnutzung der obenerwähnten Absaugung des Schwitzwassers durch den in wellenaxialer Richtung fließenden Gasstrom ist speziell bei wasserstoffgekühlten elektrischen Maschinen gegeben, bei denen die Dichtungen in den radial verlaufenden Schleifringzuleitungsbohrungen vorgesehen sind.
• Die Fig. I und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Die Fig. I stellt einen Längsschnitt durch den Induktor einer wasserstoffgekühlten elektrischen Maschine im Gebiet der Umlenkung der Schleifringzuleitungen von der radialen in die axiale Richtung und Fig. 2 einen Querschnitt gemäß dem Schnitt A-B dar.
• Die Läuferwelle ist mit I bezeichnet, ihre radialen Bohrungen mit 2 und 3 und ihre axiale Bohrung mit 4. In diesen Bohrungen 2 bis 4 befinden sich die Schleifringzuleitungen 5 bis B. Die radialen Zuleitungen 5 und 6 sind als Bolzen, die axialen Zuleitungen 7 und 8 als Flachleiter ausgebildet. Die radial und axial verlaufenden Teile 5, 6 und 7, 8 der Zuleitungen sind an der Umlenkstelle 9 in irgendeiner Art und Weise, z. B. durch Verschrauben, verbunden. Die radialen Teile 5, 6 sind gegenüber den Bohrungswandungen durch Druckstücke Io, II und Isolationsstücke I2, 13 isoliert. Eine weitere Isolierung; stellen die Dichtungen I4 und I5 dar, die die Trennung von Wasserstoffgas und Luft gewährleisten. Das Isolationsstück für die wellenaxial verlaufenden Schleifringzuleitungsteile 7, 8 besteht aus den drei Füllstückteilen I6 bis I8. In diesen Teilen sind die Leiter 7 und 8 eingebettet. Die Kanäle I9, 2o gemäß der Erfindung sind in diesem Fall aus den Füllstückteilen I6 und I7 herausgearbeitet und werden nach außen durch die Wandung der Bohrung 4 begrenzt. Das Gas (Luft) strömt durch den Kanal I9 und durch die Durchführungen 2I und 22 in den Umlenkraum 23 und von dort aus über die Durchführungen 24 und 25 in den Rückströmkanal 2o. Das Schwitzwasser, das sieh eventuell z. B. in den Spalten 30, 3I zwischen den Isolationsstücken I2, I3 und den Dichtungen I4, I5 bzw. in den Spalten 26 bis 29 befindet; wird von dem Gas, das an den Kreuzungsstellen 32 und 33 der axialen und radialen Zuleitungsteile vorbeiströmt z. B. in Dampfform mitgerissen, wozu unter anderem auch die Verwirbelung der Luft in den Spalten 26 und 28 beiträgt.
• Die Trennstelle zwischen Wasserstoff und Luft kann sich auch in der axialen Bohrung 4 befinden, wobei dann-die Kanäle gemäß der Erfindung über ihren Gasstrom dieselbe Wirkung, d. h. die der Schwitzwasserentfernung, ausüben.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Welle einer elektrischen Maschine mit in Bohrungen der Welle verlegten, von den Wandungen dieser Bohrungen durch leiteraxial unterbrochene Isolierstücke getrennte Schleifringzuleitungen, gekennzeichnet durch der Schwitzwasserentfernung dienende, in derWelle und/oder zwischen der Welle und den Isolierstücken besonders vorgesehene, gasdurchströmte Kanäle, die unmittelbar an den Schwitzwasser enthaltenden Spalten oder in deren Nähe vorbeiführen und mit diesen Spalten in Verbindung stehen.
2. 2. Welle nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei in radialen und axialen Bohrungen (2 bis 4) der Welle (I) verlegten Schleifringzuleitungen (5 bis 8) die Kanäle (I9, 2o) parallel zu den letzten (4) verlaufen und die radial verlegten Zuleitungsteile (5, 6) derart umgeben, daß die Gasströme an den Kreuzungsstellen (32, 33) der axialen und radialen Zuleitungsteile den gesamten Umfang dieser Teile (5, 6) umspülen.
3. 3. Welle nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet durch auf größeren Radien als die Gaseintrittsöffnungen liegende Gasaustrittsöffnungen der Kanäle (I9, 2o).
4. 4. Verwendung der Gegenstände gemäß den Ansprüchen I bis 3 bei wasserstoffgekühlten elektrischen Maschinen mit an einer Stelle der Schleifringzuleitungsbohrungen (2, 3 bzw. 4) vorgesehenen Dichtungen (1q., 15) als Trennstellen zwischen dem Wasserstoffgas im Innern der Maschine und dem Gas (meist Luft) auf der anderen Seite der Dichtungen (1q., i5).