DE1028676B - Einrichtung an elektrischen Maschinen zur Abstuetzung von Spulenteilen mittels Isolierkoerpern - Google Patents

Description

• Einrichtung an elektrischen Maschinen zur Abstützung von Spulenteilen mittels Isolierkörpern Bei elektrischen Maschinen ergibt sich häufig, daß Wicklungsteile, die unter dem Einflusse der Erwärmung gewisse begrenzte Bewegungen ausführen, zur Sicherung gegen Fliehkräfte od. dgl. isolierend an anderen Stützteilen abgefangen werden müssen. Dies gilt besonders bei schnell laufenden. Turbogeneratoren, bei denen die Wicklungsköpfe, welche, außerhalb des Läuferballens liegen, an Stahlkappen abgefangen werden.
• Bei derartigen Maschinen, ergibt sich nun das Problem, daß die gewissen Bewegungen, ausgesetzten isolierten Leiterteile sich ausdehnen und zusammenziehen. Hierbei gleitet die Spulenisolierung an den Stützteilen, z. B. Läuferkappen. Im Lauf der Zeit ergibt sich unter Umständen, daß die Spulenisolation allmählich abgeschliffen und in einem solchen Grade geschwächt werden kann, daß Kurzschlüsse hervorgerufen werden.
• Man hat bisher versucht, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß die Halteringe oder Kappen mit einer besonders glatten Innenfläche ausgeführt werden, um die Abnutzung und das Abschleifen der Wicklungsisolierung zu vermeiden oder so gering wie möglich zu halten. Die. Erfahrung hat indessen gezeigt, daß auf diesem Wege eine Lösung des schwierigen Problems der Vermeidung von Isolationsschäden an den Wicklungsköpfen derartiger Maschinen nicht erreicht wird. Man hat auch andere Wege eingeschlagen, um zu befriedigenden Verhältnissen bezüglich der Lebensdauer der Wickelkopfisolation zu kommen. Beispielsweise hat man die: Wickelköpfe durch Harzschichten an den metallischen Halteringen: fest verklebt, um ein Gleiten der Isolation, gegenüber den Halteringen (Kappen) zu vermeiden. Bei diesen Ausführungen ergibt sich jedoch der unter Umständen schwerwiegende Nachteil, daß infolge der Erwärmung in der Nut größere Kräfte auf die Spulenleiter ausgeübt werden, wodurch die Nutenkeile unter Umständen teilweise aus der Nut herausgedrückt und die Auswuchtung des Läuferkörpers gestört werden. kann.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für elektrische Maschinen; insbesondere Turbogeneratoren, die eine sichere Abfangeng oder Abstützung von Verschiebungen durch Erwärmung od. dgl. ausgesetzten Wicklungsteilen. in der Weise ermöglicht, daß auch in längerer Betriebszeit durch die Bewegungen der Spulenteile gegenüber sie abstützenden Halteteilen trotz des Auftretens größerer mechanischer Beanspruchungen, z. B. infolge von. Fliehkräften, eine Zerstörung der Wicklungsisolierung mit Sicherheit ausgeschlossen wird. Erfindlungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen den bewegten, mit einer Isolierung versehenen Spulenteilen und den abstützenden, keiner Bewegung unterworfenen Teilen geschichtete, durch Kunstharz vereinigte Isolierzwischenlagen eingeschaltet sind, deren an die bewegten Spulenteile angrenzende Schicht furnierähnlich mit einer Gleitschicht aus Polyfluoräthylen versehen ist.
• Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern oder Zwischenlagen aus geschichtetem, kunstharzgetränktem Material mit wenigstens einer aus Polyfluoräthylen bestehenden Außen- bzw. Gleitschicht. Diese Schicht kann aus Polytetrafluoräthylen oder Polychlortrifluoräthylen hergestellt werden, welche bekanntlich bei verhältnismäßig hohen Temperaturen eine große Widerstandsfähigkeit aufweisen. Derartige Materialien sind' unter dem Namen. »Teflon« bekanntgeworden:.
• Die Einschaltung der genannten Polyfluoräthylenschichten bietet deswegen besondere Vorteile, weil sich durch die Polyfluaräthylenschicht auch bei höchsten Anpreßkräften wegen der außerordentlich niedrigen Reibungsziffer des genannten Materials günstige Verhältnisse für die Bewegung der Spulenteile ergeben und infolge der glatten Oberflächenausbildung der Polyfluoräthylenschicht Zerstörungen und ein Abschleifen der Isolierschicht vermieden werden können. Zusätzlich ist noch von günstigem Einfluß, daß die Gleitschicht auch bei verhältnismäßig hohen Temperaturen ihre mechanische Festigkeit nicht verliert und gute elektrische Festigkeitseigenscha:ftem, aufweist. Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispiels. erläutert werden.
• Fig. 1 der Zeichnung gibt teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht den Laufkörper eines Turbogenerators wieder, dessen stromführende, Erregerspulen am Umfang des Läufers in Nuten befestigt sind und an den Stirnseiten. des Laufkörpers. Spulenköpfe, die an den sogenannten Läuferkappen abgestützt sind, aufweisen ; Fig.2 zeigt vergrößert einen Teilschnitt des Läuferkörpers, aus dem die Ausbildung und: Abstützung der Spulenköpfe näher zu erkennen ist; Fig. 3 zeigt schließlich einen Querschnitt an der Stelle X-X durch die Läuferkappe; Fig. 4 gibt vergrößert einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Isolierzwischenlager., wie sie zwischen Wicklung und Läuferkappe eingeschaltet ist, wieder.
• Wie aus Fig. 1 hervorgeht, bedeutet 10 den Läufer eines Turbogenerators. Der Läufer 10 hat eine Mehrzahl von sich. in Achsrichtung erstreckenden Nuten. 12 am Umfang des Läuferballens, in, welchen Spulen 14 eingelegt sind. Die Spulen. 14 werden im Bereich des Läuferballens durch die Keile 16 in der üblichen Weise gegen die Fliehkräfte gehalten. 18 bedeutet einen Haltering oder eine Kappe, die über die Enden der Spulen. 14 geschoben ist und auf dem Läufer abgestützt ist. Wie Fig. 2 näher zeigt, umfaßt der die Wicklung abstützende Ringverband. 18 einen Metallring 20 und. einen. zylindrisch, geformten geschichteten plastischen inneren Ringkörper 22. Der Ringkörper 22 wiederum besteht aus einem geschichteten Isolierkörper, der aus einer Mehrzahl von übereinandergelegten, mit Kunstharz verbackenen Schichten 24 und einer furnierähnlichen Schicht 26 aus einem Glasgewebe mit einer eingeschmolzenen Polyfluoräthylenauflage 28 nur auf der freien Oberfläche: des ringförmigen Körpers 22 besteht. Sowohl die einseitig mit einer Polyfluoräthylenschicht bedeckte Schicht wie der übrige Isolierringteil 22 sind zu einem einheitlichen geschichteten Körper durch Anwendung von härtbaren Kunstharzen vereinigt.
• Läuft der Generatorläufer um, so treten. während des Betriebes in den: Spulen 14 Erwärmungen auf, und deren Schenkel dehnen sich axial in bezug auf den Läufer 10 aus. Hierbei können sich die Spulenköpfe frei ohne unerwünschte Abnutzung der Spulenisolation bewegen, da die Spulenköpfe an: der eingeschmolzenen Polyfluoräthylenschicht 28 der inneren Schicht des Ringvorbandes gleiten.
• Wie Fig. 3 im einzelnen zeigt, kann eine Mehrzahl von übereinanderliegenden geschichteten Isolierteilen angewendet werden, um den schützenden Isolierring aufzubauen. So wird man eine oder mehrere Lagen 30, die allein aus faserigem Material und einem bei Wärme aushärtenden. Kunstharz bestehen, konzentrisch innerhalb des Kappenringes 20 vorsehen. Innerhalb dieser Schichten 30 sind dann auf der den Spulenköpfen zugewandten Seite eine; einzelne oder mehrere Schichten 34 aus Faserstoff angeordnet, die auf der Außenseite furnierähnlich eine Schicht von. ein geschmolzenem Polyfluoräthylen aufweisen. Wie bei 38 in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Lagen 30 und 34 zusammengesetzt aus einzelnen Abschnitten, die aneinander angrenzen. Die Lagen 30 und: 34 sind innerhalb des Gehäuseringes 20 in einer solchen Weise gegeneinander versetzt, daß die Stoßstellen 38 nicht nebeneinanderliegen. Dies verringert die Möglichkeit elektrischer Kurzschlüsse zwischen den Spulen 14 und dem Metallgehäuse 20. Fig. 4 zeigt noch im Querschnitt vergrößert einen Isolierstoffkörper, der gemäß der Erfindung auf einer Außenseite, mit einer Polyfluoräthylenschicht versehen ist. Die dargestellte Isolierschicht umfaßt .eine Mehrzahl von Schichten aus Glasgewebe 40, die durch Kunstharz 42. vereinigt sind. Eine Deckschicht von aufgeschmolzenem Polytetrafluoräthylen (Teflon) 44 liegt auf der freien äußeren. Seite des Glasgewebes 40. Wie in der Figur angedeutet ist, dringt die Polytetrafluoräthylenschicht in die Fasern des Glasgewebes 40 ein. Die untere Seite der einseitig mit einer Polytetrafluoräthylensch:icht bedeckten Lage ist ebenso wie die übrigen Schichten 40 mit einem Polyesterharz 42 imprägniert, welches nach dem Aushärten. sämtliche Schichten zu einem einheitlichen, Körper verbindet. Als Trägermaterial sowohl für die mit Polyfluoräthylen bekleidete Schicht wie die übrigen damit vereinigten Schichten; des Körpers können. Glasgewebe; Glaspapier, Glasmatte od. dgl. angewendet werden. Solche Materialien können in Schichten von 0,001 bis 0,050 mm Stärke vorgesehen werden. Als Bindemittel können ein oder mehrere der zahlreichen bekannten, unter Zuführung von Wärme aushärtenden Kunstharze verwendet werden, welche geeignet sind, die Faserstoffschichten zu einem einheitlichen geschichteten Körper zu vereinigen. Beispielsweise können für die Verbindung der einzelnen Schichten der Isolierstoffkörper Epoxyharze, Melaminharze, Phenolharzes Polyester- und Silikonharze oder Mischungen von zwei oder mehreren dieser Harze Anwendung finden. Die furnierähnlich aufgebrachte Polyfluoräthylenschicht kann auf verschiedenem Wege auf die Trägerschiebt aufgebracht werden. So kann sie in der Weise hergestellt werden, daß eine Lösung von Polytetrafluoräthylen nur auf einer Seite einer Schicht faserstoffhaltigen: Materials, wie Glasgewebe, aufgespritzt wird und daß danach der Polytetrafluoräthylenbelag durch. Erwärmung auf eine Temperatur von etwa 315 bis 325° C aufgeschmolzen. wird. Eine Herstellung ist auch in der Weise möglich; daß eine Menge von zähflüssigem Polytetrafluoräthylen nur auf eine Schicht eines faserstoffhaltigen Materials aufgepreßt und dabei auf die Schmelztemperatur erhitzt wird. Im übrigen: kann die Herstellung der auf wenigstens einer Außenseite mit einer Polyfluoräthylenschicht versehenen Isolierkörper in: der Weise erfolgen, daß eine Mehrzahl von faserigen Schichten, z. B. von Glasgewebe; Glasmatte od. dgl. enthaltenden Schichten, mit wenigstens einem wärmehärtbaren Kunstharz getränkt wird, daß danach die imprägnierten Schichten aufeinandergebracht werden und daß zuletzt auf wenigstens einer Seite eine Lage Faserstoffmaterial mit einer äußeren Polyfluoräthylenschicht aufgebracht wird und daß sämtliche Schichten unter Hitze und Druck zusammengepreßt werden, daß unter Aushärtung des Kunstharzes ein einheitlicher geschichteter Isolierkörper mit einer Polyfluoräthylenschichtauf wenigstens einer Außenseite entsteht.
• Grundsätzlich können geschichtete Isolierkörper mit einer einseitig aufgebrachten Polytetrafluoräthylenschiebt auch in anderen Fällen Anwendung finden, in denen es darauf ankommt, unter Druck gegeneinander bewegte Teile ohne Abrieb aufeinander gleiten zu lassen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE. 1. Einrichtung an elektrischen Maschinen zurr Abstützung von Spulenteilen. mittels Isolierkörpern oder -schichten, dadurch gekennzeichnet, dU zwischen den bewegten, mit einer Isolierung versehenen Spulenteilen und den abstützenden, keiner Bewegung unterworfenen Teilen geschichtete, durch Kunstharz vereinigte Isolierzwischenlagen eingeschaltet sind und daß wenigstens die an die bewegten Spulenteile angrenzende Schicht auf der Außenseite mit einer Polyfluoräthylenschicht versehen ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 zur Abstützung der Wickelköpfe von Turbogeneratoren, gekennzeichnet durch einen zwischen dem äußeren Haltering (Kappe) und den Wickelköpfen angeordneten geschichteten Ringkörper mit einer auf der Innenseite aufgebrachten Polyfluoräthylenschicht, deren Trägerschicht mit dem Schichtkörper vereinigt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, .dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderliegenden Schichten der zwischen Haltering und Wickelköpfen angeordneten Isolierzwischenlage gegen-,einander versetzte Stoßstellen aufweisen.
4. 4. Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern mit wenigstens einer auf der Außenfläche angeordneten Polyfluoräthylenschidht, insbesondere für eine Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Kunstharz getränkte Trägerschichten aus einem Gewebe, z. B. Glaswolle, Glasmatte u. dgl., überoinandergelegt werden und daß zuletzt eine auf der Außenseite eine Polyfluoräthylenschicht aufweisende Trägerschicht aufgebracht wird und der aus den genannten Schichten aufgebaute Körper unter Anwendung von Hitze und Druck unter Durchhärtung des eingebrachten Kunstharzes zu einem einheitlichen geschichteten Körper vereinigt wird.
5. 5. Verfahren zur Herstellung der einseitig mit einer Polyfluoräthylenschicht bekleideten Grenzschicht für nachdem Verfahren gemäß Anspruch 4 hergestellte Isolierkörper, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vereinigung mit dem übrigen geschichteten Isolierkörper die ein faserstoffhaltiges Material, wie Glasgewebe od. dgl., enthaltende Grenzschicht mit einer Polytetrafluoräthylenlösung besprengt wird und daß danach das Polytetrafluoräthylen durch Erwärmen aufgeschmolzen wird.
6. 6. Verfahren zur Herstellung der einseitig mit einer Polyfluoräthylenschicht bekleideten Grenzschicht für nachdem Verfahren gemäß Anspruch 4 hergestellte Isolierkörper, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vereinigung mit dem übrigen geschichteten Isolierkörper eine gewisse Menge zähflüssiges Polytetrafluoräthylen nur auf einer Seite der faserstoffhaltigen Grenzschicht aufgewalzt wird und daran anschließend unter Erwärmung die zähflüssige Polytetrafluoräthylenischicht mit der Trägerschicht vereinigt wird.