148228. lajstromszámú szabadalom • Szerkezet turbógenerátor forgórészek tekercselésének közvetlen hűtésére

Megjelent: 1961. március 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEfRÁS 148.228. SZÄM 21. d1. 55-58. OSZTÁLY — WA-83. ALAPSZÁM SZOLGALATI TALÁLMÁNY Szerkezet turbógenerátor forgórészek tekercselésének közvetlen hűtésére Klement Gottwald Villamossági Gyár, Budapest Feltaláló: Wallenstein Mihály oki. gépészmérnök, Budapest A bejelentés napja: 1958. szeptember 2. A szabadalom tárgyát turbógenerátor forgórésztekercselés hűtésére olyan újszerű szerkezet képezi, amely egyesíti magában a kihasználható tekercselési térbe maximális rézmennyiség beépítésének lehetőségét rendkívül intenzív közvetlen vezetőhűtés alkalmazásával, könnyű és olcsó gyárthatósággal, üzembiztos kivitel mellett. A turbógenerátor önmagában ismert módon nsgyfordulatszámú villamos szinkrongép, állórészén háromfázisú váltakozóáramú, forgórészén egyenárammal gerjesztett tekercseléssel. Tekintettel arra, hogy magának a turbógenerátornak, de főként a turbógenerátor — turbina gépcsoportnak a hatásfoka, vagyis üzemeltetésének gazdaságossága, valamint fajlagos előállítási költségei a gépteljesítmény növelésével javulnak, a törekvések arra irányulnak, hogy minél nagyobb teljesítményű gépet állítsanak elő egy egységben. Az egységteljesítmény méretek növelésével történő fokozásának határt szabnak a különféle szerkezeti anyagok (különösen a forgórésztömb) megengedhető mechanikai igénybevételei. A mágneses és villamos igénybevételek fokozása is csak az üzembiztonság és a hatásfok rovására történhet bizonyos határok felett. Az; egyedül járható megoldásnak a hűtés intenzitásának fokozása bizonyult, amelynek segítségével a megengedhető hőfokok túllépése, vagyis az üzembiztonság és a hatásfok veszélyeztetése nélkül nagyobb áramterhelést, vagyis jobb kihasználást, azonos méretek mellett nagyobb teljesítményt, vagy azonos teljesítmény mellett kisebb méreteket és súlyt lehet elérni. Ez az elv vezetett a hidrogénnek mint hűtőközegnek bevezetéséhez, a hidrogénnyomás növeléséhez, valamint a közvetlen vezetőhűtés alkalmazásához, melynél a hűtőgáz a hűtendő vezetővel közvetlenül érintkezik. Ezek önmagukban ismert megoldások. Mindenféle forgórész-megoldásnál, tehát akár van közvetlen vezetőhűtés, akár nincs, cél a mechanikai és mágneses igénybevételek megszabta határokon belül minél nagyobb vezetőkeresztmetszet beépítése a forgórészbe. Felületi hűtés esetén (1. és l/a. ábra), vagyis amikor az 1, ill. l/a horonyban elhelyezett 2, ill. 2/a vezetőkben keletkező melegmennyiség a 3 szigetelésen és a 4 vason keresztül áramolva a forgórész 5 felületén adódik át a hűtőgáznak, az 1. ábra szerinti példaképpeni elrendezés helyett az l/a. ábra szerinti elrendezés, vagyis trapéz alakú l/a horony alkalmazása <kb. 30%-kal több 2/a vezetőanyag beépítését, ezzel a forgórészteljesítménynek kb. 15%-kal való növelését teszi lehetővé. Ez a megoldás azonban általában rendkívül költséges főként amiatt, mert a 2/a tekercselési anyag keresztmetszete az l/a horony magassága mentén változik. Mégis trapéz alakú horony alkalmazásának lehetőségét a forgórészteljesítmény növelése szempontjából nem szabad figyelmen kívül hagyni. A forgórész hűtésének egyik leghatásosabb, módja a közvetlen vezetőhűtés. Ennek egyik ismert példa szerinti elrendezése a 2. ábrán látható. Itt az 1 horonyban elhelyezett 2 szögletes csőnek kiképzett vezetők belsejében áramlik a 6 hűtőgáz, amely a vezetőkben keletkező hőmennyiség zömét a cső belső 7 felületéről magával viszi és csak a maradék, az egésznek töredékét kitevő melegmennyiség adódik át a 3 szigetelőanyagon és 4 vason átáramolva a forgórész 5 felületén a hűtőgáznak. Ismeretesek más elrendezések is (3., 4., 5. ábra). A 3. ábra szerinti ismert megoldásnál 1 trapéz alakú horonyban vannak az egyenlő szélességű 2 vezetők elhelyezve. A vezetők 7 oldalfelülete és az 1 horony fala között képződő 8 térben áramlik a 6 hűtőgáz a gép forgástengelyével párhuzamos (axiális) irányban. Ezen elrendezés hátránya, hogy a 2 vezetők oldalirányú kitámasztása a horonyban nehézségekkel jár és a 7 oldalfelület, mint hűtőfelület aránylag kicsi a 2 vezetők összkeresztmetszetéhez képest. A 4. ábrán bemutatott ismert megoldásnál az 1 horony alatt 9 csatorna vonul végig, melyben