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Sprengringverbindung der Kappen von Turbogeneratoren mit dem Läuferballen
Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Turbogenerator mit fliegend auf dem
Rotorballen aufgesetzter Rotorkappe, wobei die Rotorkappe an dem den Rotorballen
bedeckenden Teil an ihrer Innenseite eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut aufweist,
in die ein an seinem Umfang geschlitzter Sprung= ring eingesetzt ist, von dem'mindestens
eine Seitenfläche sowohl an der Seitenfläche der in der Rotorkappe eingebrachten
Nut als auch an der Seitenflache einer in den Rotorballen eingebrachten, in Umfangsrichtung
verlaufenden Nut anliegt, Bei Turbogeneratoren werden bekanntlich die auf die Wickel:
köpfe des Rotors wirkenden Fliehkräfte durch eine diese umschließende Rotorkappe
aufgenommen. Eine solche Rotorkappe wird im allgemeinen auf den Rotorballen nach
Einbringen der Wicklung in die Rotornuten uhd nachdem die Rotorkappe durch Erwärmen
im Durchmesser vergrößert ist, autgeschrumpft. Es sind verschiedene solche Anordnungen
bekannt, die ein Ver= schieben der Kappe in axialer Richtung, das durch die be=
triebsmäige Erwärmung und Abkühlung verursacht werden kahn, verhindern.
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Bei verschiedenen bekannten Rotorkapptnanordnungen wird dies dadurch
erreicht, daß sowohl im Rotorballeil als auch im Innenteil des den Rotorballen üherdeckendeii
Teiles der Rotorkappe Gewinde eingedreht sind, so daß die Rotorkappe auf den Rotorballen
aufgeschraubt werden kann. Dabei ist meist der Rotorballen mit einer Ausdrehung
mit kleinerem Durch messer versehen, auf die die Rotorkappe, die an dieser Stelle
einen kleineren Innendurchmesser aufweist, aufgeschrumpft.
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(DAS 1 132 647). Zum Abziehen der Rotorkappe zu Revisions= zwecken
wird bei einer solchen Rotorkappenanordnung für das Herausdrehen der Rotorkappe
aus dem Gewinde des Rotor= ballens eine Verdreheinrichtung für die Rotorkappe benötigt,
für deren Beschaffung, insbesondere bei großen Eir.phasenwechsel= strommaschinen,
die einen sehr großen Rotordurchmesser aufweisen, erhebliche Aufwendungen zu machen
sind. Es sind daher Rotor= kappenanordnungen entwickelt worden, die einer solchen
Ver= dreheinrichtung für das Abziehen der Rotorkappe nicht be= dürfen. Bei einer
solchen bekannten Rotorkappenanordnung welst die Rotorkappe eine Nut in Umfangsrichtung
auf, in die ein mit einem dem Rotorballen zugewandten Gewinde ver= sehener Gewindering
eingelegt ist, der in ein entsprechendes in den Rotorballen eingebrachtes Gewinde
eingedreht ist (DBP 1 138 152).
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Bei einer weiteren bekannten Rotorkappenanordnung ist sowohl in del
Rotorkappe als auch im Rotorballen eine Ringnut ausgedreht.
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Dabei sind in der Ringnut im Rotorballen Sicnerur,gsringsegmente unter
der Keilwirkung von dauernd in der Ringnut des Rotor= ballens liegenden in Umfangsrichtung
gegeneinarU£r verdreh= baren Verbindungselementen in radialer Richtllng in die Ringnut
der Rotorkappe einschiebbar bzw. ausschiebbar (DPS. i 143 916), Bei einer weiteren
bekannten Anordnurg ist ebenfalls jeweils am Ende des Rotorballens eine Ringnut
sowohl In den Rotor
ballen als auch in der Rotorkappe eingedreht.
In diese Ring: nut ist ein auch die andere Ringnut ausfüllender Ring zur Her= stellung
einer formschlüssigen Verbindung zwischen Rotorbalien und Rotorkappe eingebracht,
der die axialen Kräfte aufnimmt (DPS 1 147 676). Die obengenannten bekannten Rotorkappenan:
ordnungen sind aufwendig in der Herstellung und es bereitet große Schwierigkeiten,
bei Reperaturen oder zu Revisionszwecken die Rotorkappe abzuziehen. Weiter sind
bei den bekannten Rotor= kappenanordnungen die der axialen Fixierung der Rotorkappe
gegenüber dem Rotorballen dienenden Teile von außen nicht zugänglich und damit auch
nicht überwachbar.
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Es sind weiterhin Rotoren für Turbogeneratoren mit fliegend auf den
Rotorbailen aufgesetzter Rotorkappe bekannt, bei denen zur Kappenfestlegung ein
Sprengring dient, die die sich Huber: lappenden Teile von Rotorkappe und Rotorballen
in ihrer Lage zueinander festhalten, welcher in übereinander liegenden Nuten der
sich überlappenden Teile angeordnet ist und infolge einer radialen Vorspannung nach
Herstellung der Verbindung in die äußere Nut gedrückt wird. Zum Lösen einer solchen
Sprengring= verbindung zum Zwecke des Wiederentfernens der Rotorkappe kann der Sprengring
mittels in die Kappe bzw. in Kappenteile radial hineingeschraubter Schrauben in
die Nut des inneren Teiles gedrückt werden, so daß nach dem Aufheben der Spreng=
ringverbindung die Lösung der vorher miteinander verspannten Teile möglich ist.
Schwierigkeiten bereitet es jedoch, daß sich die Bohrungen in den aus Material hoher
Festigkeit be= stehenden Kappen nur unter großen Schwierigkeiten durchführen und
mit Gewinden ersehen lassen. Diese Anordnung ist auch deswegen sehr ungünstig, weil
die Festigkeit der-Kappen durch eFforderliche Bohrungen in erheblichem Maße geschwächt
wird.
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Bei einer weiteren bekannten Anordnung für die Befestigung der Rotorkappe
auf dem Rotorballen ist der Sprengring eben= falls in im Rotorballen bzw. im Kappenteil
untereinander angeordneten Nuten eingesetzt. Für die Demontage sind im Läuferballen
bzw. einem der zu verbindenden Kappenteile an mehreren Punkten des Umfangs verteilt,
Ausnehmungen oder Schlitze neben den Sprengringnuten vorgesehen. An den Sprung:
ringen selbst sind zwei seitlich zugtingliche Nuten oder Keilflächen vorhanden,
an denen durch vorerwähnte Ausnehmungen oder Schlitze keil- oder hebelförmige Werkzeuge
angesetzt werden können, durch die der Sprengring unter Verringerung seines Durchmessers
aus der Eingriffs stellung entfernt werden kann. Diese Anordnung hat jedoch den
Nachteil, daS der Spreng= ring unter dem Kappenring vollkommen unsichtbar versteckt
liegt, womit sein Bewegungsvorgang beim Ein- und Ausrasten in die Nuten des Kappenringes
nur mit Schwierigkeiten beobachtet werden kann (DIES 964 160).
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, die geschilderten Nachteile bekannter
Anordnungen zu vermeiden, d.h. die Rotorkappen= befestigung auf dem Rotorballen
zu vereinfachen und damit zu verbilligen, um eine leichte Demontage der Rotorkappe
ohne die Verwendung einer Verdrehvorrichtung für die Rotor kappe zu ermöglrzhen.
Weiter 8011 der der Fixierung der Rotorkappe gegenüber dem Rotorballen dienende
Sprengring von außen gut zugänglich una sichtbar und damit überwachbar sein und
das Auf- und Abziehen der Kappen init normalen Mitteln auf den Montagestellen möglich
sein. Der Sprengring soll auch beim Demontieren gut zugänglich und sichtbar sein.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten
Anordnung darin, daß der Sprengring einen Ansatz in axialer Richtung aufweist, der
über die innere Kante der Rotorkappe hinausragt und darin, daß die Nut im Rotor=
ballen
in axialer Richtung die Summe der Breite von Spreng= ring und Ansatz aufweist. An
dem über die Rotorkappe in Rich= tung Rotorballen Mitte hinausragenden Teil des
Ansatzes läßt sich leicht eine Vorrichtung anbringen, mit der der Sprengring auf
einen kleineren Durchmesser zusammengedrückt werden kann.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an der
Außenseite des Sprengringes im Bereich außerhalb der Rotorkappe ein weiterer Ring
aufgesetzt ist, der dem Spreng= ring im Querschnitt eine U-frmige Gestalt verleiht.
Auf diese Weise ergibt sich eine Vergrößerung des Widerstandsmomentes, womit beim
ZusammendrUcken des Sprengringes ein Verbiegen in Richtung auf die Mitte des Rotorballens
vermieden wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vor= gesehen,
daß zwischen der Oberkante des Sprengringes und der zylindrischen Fläche der Ausdrehung
in der Rotorkappe ein Zwischenraum besteht, daß die äußere Stirnfläche des Sprung:
ringes an der inneren kreisringförmigen Fläche der Ausdrehung des Rotorballens und
die innere Stirnfläche des Ansatzes des Sprengringes an der kreisringförmigen Fläche
der Ausdrehung des Rotorballens anliegt. Der Sprengring wird also beidseitig an
den seitlichen Flächen der Ausdrehung des Rotorballens geführt, liegt aber nur an
einer Fläche der Ausdrehung des Rotorballens an.
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Zweckmäßigerweise besteht zwischen der nach der Mitte des Rotorballens
zeigenden Fläche der Ausdrehung im Rotorballen und der Mitte des Rotorballens zugewandten
Seite des Spreng= ringes ein Zwischenraum. Ein weiterer Zwischenraum besteht erfindungsgemE!5
zwischen der stirnseitigen Fläche der Ab= stufung des Rotorballens und der gegenüberliegenden
Fläche der Rotorkappe. Aut diese Weise ergibt sich eine Erleichterung
bei
der Demontage der Rotorkappe. Diese wird bei er Demontdge in dem Teil, der auf dem
Rotorballen aufliegt, erwErmt, ao daß der Durchmesser etwas größer wird als der
Durchmesser des Rotorballens. Die Rotorkappe läßt sich dann in Richtung nach der
Rotorballenmitte verschieben und der eingeklemmte Sprengring läßt sich nach innen
hineindrücken.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
an der zylindrischen Innenfläche der Rotorkappe in axialer Richtung verlaufende
Ausnehmungen vorgesehen sind, die sich bis zu der in diese eingedrehten Nut erstrecken.
In diese Ausnehmungen lassen sich Werkzeuge einführen, die bei Ver= drehung den
Sprengring zusamn;cndrücken und seinen Durchmesser 50 verkleinern, daß dieser die
Rotorkappe freigibt, und diese abgezogen werden kann. SchlieBlich können in zweckmäßigerweise
in der ringförmigen Nut im Rotorballen radiale Gewindeboh: rungen eingebracht sein,
in denen dem Sprengring fixierende Zylinderkopfschrauben eingesetzt sind. Diese
Schrauben werden nach Einbringen des Sprengringes ein Stück herausgedreht und pressen
diesen in die Nut der Rotorkappe.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes
der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung
dargestellten Ausführungs: beispielen.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Teil des Rotors, in
dem diB Rotorkappe auf dem Rotorballen aufliegt, Fig. 2 einen Längsschnitt durch
den Rotorballen an der gleichen Stelle im Ausschnitt, Fig. 3 der gleiche Schnitt
wie Fig. 2, Jedoch mit im Durch= messer zusammengedrückten Sprengring, Fig. 4 einen
Schnitt durch den Sprcngring,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie
A - A der Fig. 1, Fig, 6 einen Längsschnit wie Fig. 1, jedoch mit U-förmigem Sprengring,
Fig. 7 einen Längsschnitt wie Fig. 3, jedoch mit U-förmigem Sprengring, Fig. 8 einen
Schnitt-durch einen U-förmigen Sprengring, Fig. 9 und li einen Längsschnitt durch
den Rotorballen mit Sicherungs= schraube im Ausschnitt und Fig.10 einen Querschnitt
durch den Rotorballen in Höhe der Sicherungsschrauben.
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In den Zeichnungen ist jeweils mit 1 der Sprengring, mit 2 die eine
Rotorkappe und mit 3 der Rotorballen bezeichnet.
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Der Rotorballen 3 besitzt eine Ausdrehung 31, deren Breite der Summe
der Breite des Sprengringes 1 und des Ansatzes 11 entspricht. Weiter ist mit 33
die äußere (rechte) kreisring: förmige Fläche der Ausdrehung der Nut 31 bezeichnet,
während die der Mitte des Rotorballens zugekehrte kreisringförmige Fläche (innen,
links) mit 34 bezeichnet ist.
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Der Rotorballen ist im Durchmesser abgesetzt. Die senkrecht zur Achse
verlaufende Fläche dieser Stufe ist mit 35 bezeichnet.
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Die zylindrische Fläche mit dem kleineren Durchmesser ist mit 36 und
die mit dem größeren Durchmesser mit 37 bezeichnet.
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Die Rotorkappe besitzt an ihren Innenflächen ebenfalls abge= setzte
Durchmesser. In der Rotorkappe oberhalb der Nut 31 des Rotorballens ist eine Nut
21 eingedreht, deren seitliche Flächen mit 23 bzw. mit 24 bezeichnet sind. Die kreisringförmige
Fläche zwischen den beiden Durchwesserabschnitten ist mit 25 bezeichnet. Weiterhin
ist die Innenfläche imgrößeren
Durchmesser mit 27 und die Innenfläche
mit dem kleineren Durchmesser mit 26 bezeichnet. Die Rotorkappe liegt mit ihrer
Fläche 26 auf der Fläche 36 des Rotorballens und mit ihrer Fläche 27 auf der Flächa
37 des Rotorballens auf. Zwischen den kreisringförmigen Flächen 25 der Rotorkappe
und 35 des Rotorballens ist ein Zwischenraum vorgesehen.
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Die stirnseitigen Flächen des Sprengringes 1 sind mit 14 bzw.
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mit 13 und die des Ansatzes 11 mit 114 bezeichnet. Die Fläche 13 liegt
im untercn Teil an der kreisringförmigen Fläche 33 des Rotorballens der Nut 31 fest
an, während die stirnseitite Fläche 114 des Ansatzes 11 an der kreisringförmigen
Fläche 34 der Nut 31 ebenfalls fest anliegt.
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Die Rotorkappe liegt nur mit einer Seiten fläche 24 der Nut 21 an
der der Mitte des Rotorballens zugewandten Fläche 14 des Sprengringes an. Die zylindrische
Außenfläche 12 des Sprung: ringes 1 liegt an der zylindrischen Innenfläche 22 der
Nut 21 in der Rotorkappe 2 nicht an, sondern zwischen beiden Fläche besteht ein
Zwischenraum.
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Bei den in Figuren 6 und 7 sowie lo dargestellten Ausführungs= beispielen
hat der Sprengring eine U-förmige Form d.h. auf dem Ansatz 11 ist an der der Mitte
des Hotorballens zugewandten Seite noch ein weiterer Ring 112 aufgelegt. Ein solcher
U-fb.l: miger Ring hat ein größeres Widerstandsmoment als ein L-rorrnigr, womit
sich beim Zusammendrücken des Sprengringes ein Verbiegen in Richtung auf die Mitte
des Rotorballens vermeiden läßt.
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Bei dem in der Figur 5 dargestellten Aus führung'<. beispiel ist
in das zwischen Stirnfiäche der Rotorkappe und der Nut 21 verbleibende Teil eine
Ausnehmung 28 eingebracht z.B.
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eingefräst. Es besteht dann die Möglichkeit, zwischen den Ansatz 11
des Sprengringes 1 und die Rotorkappe 2 ein ovales Werkzeug 4 einzuführen, das durch
Drehung den Sprengring in seinem Durchmesser so weit verkleinert, daß die Rotorkappe
abgezogen werden kann.
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Bei den in den Figuren 9, 10 und 11 dargestellten Ausführungs: beispielen
sind an dem der Rotorballenmitte zugekehrten Rand der Nut 31 radiale Bohrungen 38
vorgesehen, in die Innensechskantzylinderkopf,schrauben 39 eingeschraubt sind, die
den Sprengring in seiner äußeren Lage festhalten. Beim Abzlehsn-der Rotorkappe werden
diese Zylinderkopfschrauben nach innen eingedreht und, wie geschildert, durch Zusammendrücken1
eine Verleinerung des Durchmessers des Sprengringes vorgenommen -und dieser aus
der Nut 2i hinausgedrückt.
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Die Demontage der Rotorkappe 2 erfolgt in der Weise, daß diese von
außen im Bereich der Flächen 26 und 27 erwärmt wird, so daß sich deren Durchmesser
gegenüber dem Durchmesser des Rotorballens vergrößert. Die Rotorkappe-wird dann
um das Spiel zwischen Rotorkappe und Rotorballen in axialer Richtung in Richtung
Rotorballenmitte verschoben, so daß der Kraftschluß zwischen den Flächen 14 des
Sprengringes und 24 der Rotorkappe aufgehoben wird. Ed ist dann leicht möglich,
mit dem oben erwähnten Werk.eug oder auf eine andere Weise den Sprengring in seinem
Durchmesser zu verkleinern und zwar so weit, daß die Außenkante 12 des Sprengrirges
1 tiefer liegt als die Innenkante 27 der Rotorkappe. Die Rotorkappe läßt sich dann
nach außen abziehen.