Статор электрической машины с жидкостным охлаждением и способ его изготовления

(Ь ГОСУДАРСТВЕНЫИ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградское производственное электромашиностроительное обьединение "Электросила" им. С.М.Кирова (72) Ю.Ф.Антонов, В.И,Иогансен, И,А.Кади- Оглы, А.С.Ткаченко и В,П,Чернявский (53) 621.313.713(088,8)(54) СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к электромаши ностроению. Цель изобретения состоит в повышении эксплуатационной надежности путем обеспечения долговечности гидрав-, лических соединений. Статор электрической машины с жидкостным охлаждением содержит охладительные элементы 6 со штуцерами 9, соединенными при помощи изоляционных трубок 7. Благодаря тому, что трубки выполнены из термопластичного полимера и имеют уширение, образующее уплотнениеобеспечивается достижение поставленной цели. 1 с.и 2 з.п. ф-лы. 7 ил.Изобретение относится к крупному электромашиностроению и может быть использовано в конструкциях электрических машин с жидкостным охлаждениеи статора, в частности в мощных турбогенераторах с полным водяным охлаждением,Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем обеспечения долговечности гидравлических соединений,На фиг,1 представлен сердечник статора, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг,1; на фиг.З - . сечение Б-Б на фиг.1; на фиг,4 - узел на фиг,З (конструкция соединения трубки со штуцером); на фиг,5 - штуцер охладительного элемента с резиновым кольцом; на фиг,б - нагревательное устройство; на фиг,7 - трубка в момент насадки на штуцер и резиновое кольцо.Сердечник 1 статора электрической машины, закрепленный в корпусе 2 и удерживаемый в сжатом состоянии при помощи нажимных колец 3 и стяжных ребер 4, набран иэ пакетов 5 активного железа, между которыми установлены охладительные элементы б, соединенные между собой трубками 7.Охладительные элементы 6 представляют собой плоские силуминовые сегменты с залитыми в них змеевиками из стальной нержавеющей трубки, Концы змеевиков выходят наружу и вместе с отформованными методом холодной штамповки кольцевыми выступами 8 образуют штуцеры 9, возвышающиеся в собранном статоре над спинкой сердечника и предназначенные для крепления трубок 7, осуществляющих гидравлические соединения охладительных элементов.Гидравлические соединения охладителей электрических машин с водяным охлаждением работают в специфических, присущих только электроустановкам, условиях, характеризующихся одновременным сочетанием таких факторов, как электрические поля высокой напряженности и коронные разряды, приводящие к образованию озона в воздухе, заполняющем внутреннее пространство статора, повышенные рабочие температуры, в особенности при перегрузках и анормальных режимах работы, наличие разности потенциалов между охладителями, размещенными в местах с неоднородным магнитным полем, высокий уровень вибрации внутренних элементов электрической машины из-за воздействия переменного электромагнитного поля, длительный межремонтный период (до 5-7 лет для турбогенераторов) и общий срок службы до 30-40. Отсюда следует, что материал трубок,соединяющих охладители статора электри 5 10 15 20 25 30 35в 40 45 50 55 ческой машины, должен быть диэлектриком, досгаточно эластичным (чтобы противостоять вибрации), теплостойким, химически стойким, иметь гладкую поверхность, препятствующую образованию электропроводных налетов пыли снаружи и отложений внутри. Материалом, отвечающим этим условиям, являются теплопластичные полимеры (полиэтилен, полистирол, винипласт и т.п,), Наиболее стойким из них является фторопласт (закаленный низкокристаллический).Конец трубки 7 из стойкого термопластичного полимера, например фторопласта, надетый в горячем состоянии на штуцер 9, имеет уширение над и непосредственно за кольцевым выступом 8, образуя вместе с наружной поверхностью штуцера 9 и кольцевого выступа 8 кольцевую камеру конического сечения, в которой размещено резиновое уплотнительное кольцо 10 такого же сечения, Устройство содержит фаску 11. Непосредственно эа камерой трубка 7 обжата на штуцере хомутом 12.Согласно способу изготовления статора на штуцер 9 надевают с натягом резиновое кольцо 10 с сечением продолговатой, например прямоугольной формы, Наружный диаметр резинового кольца 10 в надетом состоянии должен превышать диаметр кольцевого выступа штуцера на 5-10 для обеспечения плотного обжатия резины при последующей горячей посадке трубки, Осевая длина резинового кольца 10 должна равняться 1,0-1,5 наружного диаметра штуцера для обеспечения достаточной силы трения, препятствующей осевому сдвигу кольца при надевании трубки, а также необходимого объема резины и полного заполнения резиной кольцевой камеры, образующейся при надевании трубки.Затем конец трубки 7 длиной, соответствующей посадочной части, ра:лревают до максимально допустимой для материала трубки температуры (для фторопласта 240-250 С, так как свыше 260"Сйачинается разложение фторопласта с выделением токсичных летучих веществ), при этом материал (полимер) переходит в вязкоупругое состояние. Одновременно с нагревом кромки трубки формуют с отгибом наружу для образования заходной фаски 11, облегчающей надевание трубки 7 на штуцер 9. Целесообразно производить дополнительное зенкование торца трубки 7 способом механической подрезки (перед нагревом) для улучшения геометрии и увеличения угла раствора фаски 11. Внутренний диаметр трубки 7 должен бытьменьше наружного диаметра штуцера на 3-10 для обеспечения необхо 1667201димого обжатия штуцера трубкой и формов- обеспечения этого свойства имеет применеки камеры под резиновое кольцо. ние в качестве материала трубок полимеНагретый конец трубки 7 надевают с ров, в частности фторопласта, имеющих натягом на штуцер 9 и резиновое кольцо 10, низкий коэффициент трения.причемторецтрубки 7 продвигается пооси 5 Высокая термическая и химическая штуцера в сторону спинки сердечника 1 нв стойкость материала трубок исключает их расстояние не менее двух диаметров штуце- повреждение озоном, образующимся внутра 9 от резинового кольца 10. При остыва- ри статора при работе электрической машинии трубка 7 уменьшается в диаметре и ны, Резиновые уплотнительные кольца )О, обжимает штуцер 9 и резиновое кольцо 10. 1 О находящиеся в замкнутом герметизированПоследнее стремится расшириться в осе- ном объеме и работающие в условиях вс- вом направлении, носодной стороны этому стороннего сжатия, также не подвержены препятствует кольцевой выступ 8 штуцера разрушительному действию озона.9. Поэтому резиновое кольцо 10 при обжа- Конструкция обладает высокой надежтии расширяется, в основном, в сторону 15 костью, что проверено ускоренными лабоспинкисердечника 1, принимая коническую раторными испытаниями на ресурс свыше форму. Одновременно и трубка 7 над рези лет, а также опытной эксплуатацией на новым кольцоМ 10 принимаеттакуюжефор- ряде действующих турбогенераторов мощму, образуя коническую кольцевую камеру. ностью 300 МВт.Нагретая трубка 7 при остывании передает 20 ф о р м у л а и э о б р е т е н и я часть тепла резиновому кольцу 10, что повы. Статор электрической машины с жидшает нолзучесть нагретой резины и облег- костным охлаждением, содержащий охлачает формовку резиновогО кольца 10, После дительные элемеНты сердечника с остывания трубка 7 непосредственно за ре- выступающими наружу за спинку штуцеэиновым кольцом 10 обжимается снаружи 25 рами, имеющими на концах кольцевые хомутом 12 для плотного прилегания к шту- выступы, соединенные между собой гидравцеру 9. лически при помощи изоляционных водоДля нагрева трубок в качестве элект- непроницаемыу трубок, насаженных с ронагревателя 13 используется обычный натягом на штуцеры и обжатые снаружи хоэлектропаяльник с насадкой 14, представ мугами, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью ляющей собой медный стержень с диамет- повышения эксплуатационной надежности ром, равным внутреннему диаметру трубки, путем обеспечения долговечности гидравлии коническим утолщением в основании для веских соединений. упомянутые трубки выформовки заходной фаски 11 на конце труб- полнены из стойкого термопластичного ки 7. Электронагреватель может быть снаб полимера. преимущественно фторопласта, жен регулятором мощности для исключения и имеют уширение за кольцевым выступом перегрева трубок до температуры, при кото- со стороны спинки сердечника, образующерой начинается термическое разложение го вместе с наружными поверхностями штуматериала. Можно заранее подобрать мощ- цера и кольцевого выступа кольцев ю ос ь электронагревателя таким образом, 40 камеру конического сечения, в которой разУ чтобы исключить перегрев трубки. мещено резиновое уплотнительное кольцо,татор работает следующим образом. а хомут, обжимающий трубку на штуцере,Всистемуохлаждениясердечника 1 по- расположен между кольцевым выступом дается жидкость(вода) под давлением, При штуцера и спинкой сердечника за указан- малых давлениях герметичность соедине ной камерой.ния трубок 7 со штуцерами 9 охладительных 2, Способ изготовления статора электэлементов 6 обеспечивается за счет упругих рической машины с жидкостным охлаждесвойств резинового уплотнительного коль-нием по п. 1, включающий насадку с натдку с натягом ц . ри повышении давления создается изоляционных водонепроницаемых трубок усилие, направленное вдоль штуцера 9, ко на штуцеры охладительных элементов и поторое, преодолевая силу трения, стремит - следующее Обжатие трубок на штуцерах с ся стянуть трубку 7 со штуцера 9, однако помощьюхомутов,отличающийся тем, этому препятствуют кольцевой выступ 8 чтотрубкивыполняютсвнутреннимдиаметштуцера 9. резиновое кольцо 10 и хомут 12. ром на 3-10 6 меньше наружного диаметра Движение трубки 7 приводит к смещению 55 штуцера, перед насадкой их разогреваютдо хомута 12 в сторону кольцевого выступа 8 и температуры на 10-20 ниже температуры уплотнению резинового кольца 10. чему химического разложения полимера и кром- способствует его коническая форма. Таким ки трубок формует с отгибом наружу для обрезом, соединение обладает свойствами образования заходной фаски, на штуцер не- самоуплотнения, Важное значение для посредственно за кольцевым выступом над1667201 8 ид М Фце.гевают с натягом резиновое кольцо с удлиненным сечением, преимущественно прямоугольной формы, причем наружный диаметр резинового кольца в надетом состоянии превышает диаметр кольцевого выступа штуцера на 5-107 ь, а осевая длина составляет 1,0-1,5 наружного диаметра штуцера, затем разогретый конец трубки надевают с натягом на штуцер с резиновым кольцом и после осты вания обжимают хомутом непосредственно за резиновым кольцом со стороны спинки сердечника.3, Способ по и, 2, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что перед надеванием трубок на штуце.5 ры используют злектронагреватель для нагрева трубок, имеющий цилиндрическую насадку с диаметром, равным внутреннему диаметру трубок, и коническим утолщением в основании для формовки заходной фаски 10 на концах трубок,.5 Составитель Н,Моти Техред М,Моргентал едактор А.О евк рект Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагар Заказ 2531 Тираж 341 Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5