РОТОР ТУРБОГЕНЕРАТОРА

Полезная модель относится к области электромашиностроения и может быть использована в турбогенераторах с жидкостным охлаждением.
Известна конструкция ротора турбогенератора (см. Авт.свид. СССР №152907, кл. 21 d###U7852 63/02, 1968), содержащая трубу для прохода охлаждающей жидкости, расположенную в центральном аксиальном отверстии вала, и изолированные от вала соединительные токовые шины между обмоткой и контактными кольцами, расположенные концентрично по отношению к трубе, изолированные между собой и от корпуса токоподвода, защищающего соединительные шины от проникновения жидкости и образующего с наружной поверхностью трубы канал для слива охлаждающей жидкости. Герметизация камеры токоподвода осуществляется сжатием в осевом направлении эластичного уплотняющего кольца между корпусом токоподвода и валом при помощи болтов, имеющих возможность подтяжки уплотняющего кольца из-за наличия зазора между торцами корпуса токоподвода и вала.
Недостатком этого устройства является возможность нарушения герметизации камеры токоподвода из-за разницы температур нагрева вала и корпуса токоподвода. При работе турбогенератора с номинальной нагрузкой или нагрузками близкими к ней температура корпуса токоподвода по всей длине будет практически равна нагретой жидкости. А температура вала будет близка к температуре корпуса токоподвода только в районе подшипниковой шейки (температура нагретой жидкости 80°С 85°С, а температура шейки вала 80°С). Разность температур нагрева корпуса токоподвода и вала вызывает их неодинаковые тепловые удлинения. В связи
с тем, что корпус токоподвода на конце вала зафиксирован болтами, а с другой стороны упирается в вал через эластичное уплотнение, то возможность его теплового удлинения отсутствует. Это приводит к увеличению усилий, сжимающих эластичное кольцо, которое уже сжато за счет затяжки болтов. Это обстоятельство может вызвать недопустимые механические напряжения в материале эластичного кольца и привести к его повреждению и нарушению герметизации камеры токоподвода. Во время работы турбогенератора в режимах холостого хода и малых электрических нагрузок корпус токоподвода имеет температуру ниже температуры вала из-за слабого подогрева жидкости. В этом случае тепловые удлинения корпуса токоподвода будут меньше теплового удлинения вала, что ослабит поджатие эластичного кольца и приведет к разгерметизации камеры токоподвода. Недостатком конструкции является также невозможность демонтажа корпуса токоподвода для замены пришедшего в негодность эластичного кольца без полной разборки шин токоподвода, что требует значительных трудозатрат.
Известен также ротор турбогенератора (см. Авт.свид. СССР №158621, Н 02 k 1/32, 1963), принятый за прототип, в котором, в отличие от ротора по авт.свид. №152907, в месте сопряжения корпуса токоподвода с валом ротора, в последнем имеется кольцевая выточка, в которую входит удлиненная часть корпуса токоподвода, вогнутая внутрь в виде бурта в плоскости, перпендикулярной оси вала ротора, причем внутренняя кромка бурта имеет коническую поверхность. В этом устройстве замена уплотнения может быть проведена после вывода корпуса токоподвода из центрального аксиального отверстия вала без демонтажа шин токоподвода. Такая конструкция при вращении ротора предотвращает попадание охлаждающей жидкости на внутренний стык корпуса токоподвода с валом при повреждении эластичного кольца, благодаря заходу фланца корпуса токоподвода в кольцевую выточку вала на глубину, при которой охлаждающая жидкость, стекая по поверхности аксиального канала вала
ротора, отбрасывается центробежными силами на внутреннюю поверхность корпуса токоподвода и растекается по ней тонким слоем, не доходя до эластичного уплотнения.
Недостатком указанного прототипа является, как и в аналоге, жесткая фиксация корпуса токоподвода в осевом направлении на конце вала болтами при выполнении упора удлиненной части корпуса токоподвода в торец кольцевой выточки в.валу. В такой конструкции при снижении скорости вращения для останова турбогенератора толщина слоя сливаемой жидкости на внутренней поверхности корпуса токоподвода будет увеличиваться и при определенной скорости превысит высоту фланца, входящего в кольцевую выточку и прижимающего к торцу этой выточки эластичное кольцо. В этом случае, а также при неподвижном роторе, жидкость при поврежденном эластичном кольце будет попадать в камеру токоподвода.
Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков и повышение эксплуатационной надежности работы турбогенератора.
Технический результат достигается тем, что в роторе турбогенератора, содержащем трубу в центральном аксиальном отверстии вала для прохода охлаждающей жидкости, соединительные изолированные токовые шины, расположенные концентрично над корпусом токоподвода с уплотнением на его удлиненной части в кольцевой выточке вала и креплением к торцу вала болтовым соединением, конец удлиненной части корпуса токоподвода установлен с осевым зазором до торца кольцевой выточки вала, величина которого превышает разницу тепловых удлинений корпуса токоподвода и вала, и установлен с натягом по цилиндрической поверхности выточки кольцевыми уплотнениями, а крепление корпуса токоподвода к торцу вала болтовым соединением выполнено вплотную.
В дальнейшем устройство поясняется конкретным примером выполнения со ссылкой на фигуры, на которых показаны:
на фиг.1 - продольный разрез ротора с соединительными шинами и трубами токо- и водоподвода;
на фиг.2 - продольный разрез ротора с удлиненным концом корпуса токоподвода и кольцевыми уплотнениями в увеличенном масштабе, выноска I на фиг.1
В центральном аксиальном отверстии 1 вала 2 ротора турбогенератора расположены концентрически изолированные соединительные токовые шины 3, соединяющие обмотку 4 и контактные кольца 5, вынесенные за подшипник. Перед центральным аксиальным отверстием 1 в валу 2 выполнена кольцевая выточка 6, в которую заведена удлиненная часть 7 корпуса токоподвода 8 с кольцевыми уплотнениями 9, установленными с натягом по внутреннему диаметру выточки 6. Внутренний диаметр 10 изолированных шин 3 токоподвода больше внешнего диаметра 11 кольцевых уплотнений 9. Конец удлиненной части 7 корпуса токоподвода 8 установлен в кольцевой выточке 6 вала 2 с осевым зазором 12 до торца 13 кольцевой выточки 6. К торцу 14 вала 2 корпус токоподвода 8 крепится вплотную без зазора при помощи болтового соединения 15. Подвод охлаждающей жидкости осуществляется по внутренней трубе 16, установленной в осевом отверстии вала. Слив подогретой жидкости осуществляется в кольцевом пространстве 17 между корпусом токоподвода 8 и трубой 16.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Во время пуска охлаждающая вода подается к обмотке 4 ротора по трубе 16. Слив подогретой жидкости от обмотки ротора осуществляется через кольцевое пространство 17. Различные тепловые удлинения вала 2 и корпуса токоподвода 8 во время работы вызывают относительные перемещения конца удлиненной части 7 корпуса токоподвода 8 в осевом зазоре 12 выточки 6 вала 2 ротора. При этом натяг кольцевых уплотнений 9 корпуса токоподвода 8 по внутреннему диаметру выточки 6 вала 2 сохраняется. Осевой зазор 12 между удлиненным концом 7 корпуса
токоподвода 8 и торцем выточки 13 позволяет перемещаться в выточке 6 корпусу токоподвода при тепловых деформациях.
Технический результат заключается в сохранении герметичности корпуса токоподвода с расположенными над ним соединительными токовыми шинами во всех режимах работы генератора. Надежность работы турбогенератора повышается.