втулка водоподвода ротора электрической машины с жидкостным охлаждением обмотки

Формула изобретения

Втулка водоподвода ротора электрической машины с жидкостным охлаждением обмотки, содержащая изоляционную трубку, гидроплотно соединяющую металлические ниппель и корпус, и внешнюю изоляцию, сопряженную с поверхностями ниппеля, корпуса и расположенной между ними наружной поверхностью изоляционной трубки, отличающаяся тем, что на поверхности внешней изоляции установлена гидрозащитная металлическая оболочка, при этом внешняя изоляция сопряжена с упомянутыми прилегающими к ней поверхностями без зазоров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области тяжелого электромашиностроения и может быть использовано, например, в турбогенераторах с обмоткой ротора, охлаждаемой водой.

Известна втулка водоподвода ротора электрической машины с жидкостным охлаждением обмотки (а.с. СССР N 179372, кл. 21 d" 56/01, заявл. 29.01.64, N 878822.24-7, опубл. 08.02.66, БИ N 5), представляющая собой изоляционную трубку. Такая втулка обладает высокими диэлектрическими характеристиками. Однако втулка, выполненная полностью из изоляционного материала, например из стеклотекстолита, имеет недостаточную механическую прочность. В процессе эксплуатации втулка разрушается, теряет гидроплотность, увлажняется и теряет свои высокие диэлектрические характеристики. Это приводит к необходимости останова турбогенератора и замены втулки.

Известна втулка водоподвода (а.с. СССР N 230266, кл.21 d" 56/01, заявл. 15.04.67, N 1148841/24-7, опубл. 30.10.68, БИ N 34), содержащая изоляционную трубку, гидроплотно соединяющую металлические ниппель и корпус втулки, и внешнюю изоляцию, сопряженную с поверхностями ниппеля, корпуса и расположенной между ними наружной поверхностью изоляционной трубки. Эти признаки содержатся и в предлагаемом техническом решении. Концевые участки втулки, воспринимающие наибольшую механическую нагрузку, выполнены из металла, что делает такую втулку более надежной по сравнению с предыдущим аналогом.

Вышеописанная конструкция, принятая за прототип, имеет свои недостатки. Она выполнена из двух отдельно обрабатываемых составных частей, это предполагает наличие зазоров при сборке и делает втулку несоосной. Внешняя изоляция выполнена из гигроскопичного материала - стеклоэпоксидной композиции, так как только этот материал из используемых удовлетворяет требованиям высокой механической и электрической прочности, необходимой для такой конструкции. Эти недостатки приводят к тому, что при попадании влаги на внешнюю поверхность втулки в случае, например, повреждения уплотнений втулки, внешняя изоляция увлажняется, влага по стыкам и зазорам может проникнуть до наружной поверхности изоляционной трубки, соединяющей ниппель с корпусом, все это влечет за собой снижение электрического сопротивления, выход втулки из строя и необходимость остановки турбогенератора для замены втулки. При этом отсутствие соосности составных частей втулки затрудняет извлечение ее из вала ротора, так как под действием центробежных сил при вращении ротора втулка перекашивается и защемляется в расточке вала ротора так, что в ряде случаев извлечь ее в целом виде не представляется возможным.

В основу изобретения поставлена задача: во втулке водоподвода ротора электрической машины с жидкостным охлаждением обмотки путем устранения возможности проникновения влаги на поверхность внешней изоляции втулки обеспечить необходимую электрическую и механическую прочность и за счет этого повысить надежность и срок работы втулки.

Решение поставленной задачи достигается тем, что во втулке водоподвода ротора электрической машины с жидкостным охлаждением обмотки, содержащей изоляционную трубку, гидроплотно соединяющую металлические ниппель и корпус втулки, и внешнюю изоляцию, сопряженную с поверхностями ниппеля, корпуса и расположенной между ними наружной поверхностью изоляционной трубки, согласно изобретению на поверхности внешней изоляции установлена гидрозащитная металлическая оболочка, при этом внешняя изоляция сопряжена с упомянутыми прилегающими к ней поверхностями без зазора

Таким образом, установка гидрозащитной металлической оболочки без зазора предотвращает проникновение воды к внешней изоляции и исключает снижение сопротивления изоляции втулки. Кроме того, наличие металлической оболочки упрощает и ускоряет процесс установки и снятия втулки из цилиндрической расточки вала ротора.

На фиг.1 изображен ротор электрической машины с водяным охлаждением обмотки с подачей охлаждающей воды при помощи втулок водоподвода.

На фиг.2 изображена втулка водоподвода.

Втулка 1 (фиг.1, 2) водоподвода ротора 2 электрической машины с жидкостным охлаждением обмотки 3 содержит изоляционную трубку 4 (фиг.2). Внутри ее с одного торца расположен металлический ниппель 5, связанный с отводом обмотки 3. С противоположного торца на поверхности изоляционной трубки 4 расположен металлический корпус 6, связанный с коллектором 7. Конец металлического корпуса 5 со стороны ниппеля 5 выполнен в виде обжимной муфты 8, с помощью которой трубка 4 закреплена на ниппеле 5. Другой конец трубки 4 закреплен зажимом 9 в корпусе 6. На поверхности ниппеля 5, обжимной муфте 8 корпуса 6 и наружной поверхности изоляционной трубки 4, расположенной между ними, без зазоров нанесена внешняя изоляция 10, выступающая за пределы ниппеля. Поверх внешней изоляции 10 на всей длине напрессована гидрозащитная металлическая оболочка 11.

Собранные на изоляционной трубке 4 ниппель 5 и корпус 6 проходят испытание на гидроплотность. После этого наносят внешнюю изоляцию 10, выполненную, например, из пропитанных эпоксидным составом стеклослюдинитовых лент. Поверх сырой изоляции 10 устанавливают металлическую гидрозащитную оболочку 11, выполненную из цилиндра, разрезанного вдоль образующей или из двух полуцилиндров. Края разрезов вдоль образующей цилиндров имеют встречно направленные скосы по толщине. После этого на оболочку подается давление для опрессовки внешней изоляции 10, при этом сносы по разрезам оболочки 11 перемещаются навстречу и перекрываются, образуя замкнутую поверхность. Опрессованную внешнюю изоляцию 10 в зажатом состоянии термообрабатывают при повышенной температуре до окончательного отвердения связующего. Металлическую гидрозащитную оболочку 11 с запеченной внешней изоляцией 10 подвергают механической обработке до заданных размеров втулки 1.

Втулка водоподвода служит для гидравлического соединения и электрического разъединения находящейся под напряжением обмотки 3 ротора 2 и расположенных на валу ротора 2 заземленных коллекторов 7.

При работе втулки 1 электрическое разъединение вышеуказанных элементов обеспечивают два диэлектрических промежутка. Первый из них представляет внутренний объем изоляционной фторопластовой трубки 4 между ниппелем 5 и зажимом 9, который в работе заполнен циркулирующей водой - дистиллятом. Столб дистиллята на длине этого промежутка обуславливает нормальное значение сопротивления втулки на килоомном уровне. Второй диэлектрический промежуток расположен под внешней изоляцией 10 на наружной поверхности изоляционной трубки 4 между ниппелем 5 и обжимной муфтой 8 корпуса 6 и имеет в сухом состоянии мегаомное сопротивление. Основное требование к этому промежутку - быть высокомегаомным на протяжении всего срока службы втулки 1 при любом эксплуатационном состоянии системы охлаждения, в том числе и при ее повреждении, когда вода под высоким давлением (10-20 МПа) попадает на поверхность втулки. Наличие металлической оболочки 11, напрессованной без зазоров на поверхность внешней изоляции 10 защищает этот диэлектрический промежуток от увлажнения и тем самым выполняет вышеуказанное требование.

Металлическая поверхность гидрозащитной оболочки 11 при сборке покрывается смазкой, так как металл в отличие от внешней изоляции 10 не повреждается смазкой. Это позволяет свободно устанавливать втулку 1 в осевую цилиндрическую расточку в теле коллектора 7 и вала ротора 2 для соединения с обмоткой 3 и легко извлекать ее при ремонте обмотки.