ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ГИДРОГЕНЕРАТОР Российский патент 1995 года по МПК H02K7/10 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к гидрогенераторам.

Известен вертикальный гидрогенератор, содержащий статор с установленной на нем верхней крестовиной, ротор с расположенными на его валу контактными кольцами и закрепленными снизу обода тормозными сегментами, нижнюю крестовину с установленным на ней под тормозными сегментами ротора тормозным устройством в виде отдельно расположенных тормозов-домкратов поршневого типа [1]
Наиболее близким к предлагаемой конструкции является вертикальный гидрогенератор, содержащий статор с установленной на нем верхней крестовиной со встроенными в ее центральную часть подпятником и подшипником, ротор с расположенными на его валу над верхней крестовиной контактными кольцами с несущим их остовом, имеющим втулку с приваренным к ней диском, и закрепленными снизу обода тормозными сегментами (или тормозным диском), нижнюю крестовину с установленным на ней тормозным устройством в виде отдельно расположенных тормозов-домкратов поршневого типа [2] Недостатком этих вертикальных гидрогенераторов является, во-первых, недостаточная надежность из-за того, что частицы отходов торможения, выделяющиеся в процессе торможения при трении тормозных колодок тормозов домкратов о стальные тормозные сегменты (или тормозные диски) ротора, несмотря на предпринимаемые конструктивные меры, подхватываются потоком охлаждающего воздуха вместе с парами масла, всегда содержащегося в циркулирующем через генератор воздухе, и оседают на обмотках статора и ротора, тем самым уменьшая сопротивление поверхности изоляции и создавая вероятность ее перекрытия. В гидрогенераторах, работающих в пиковых режимах с частыми пусками, интенсивное загрязнение поверхности обмоток статора и ротора требует длительных выводов машин в ремонт. Причем, чем выше окружные скорости гидрогенератора при торможении, тем интенсивнее выделяются и попадают в воздух и на обмотку продукты выгорания связующих материала колодок и металлические частицы. Во-вторых, в гидрогенераторах, особенно с относительно высокой частотой вращения, диаметральные размеры ротора относительно малы и установка тормозов-домкратов на нижней крестовине частот приводит к усложнению обслуживания нижнего подшипника и его уплотнений и ограничивает пространство, необходимое для прохода охлаждающего воздуха в ротор. В-третьих, установка тормозных сегментов (или тормозного диска) на роторе увеличивает его размеры, массу, а крепление их не всегда удается выполнить конструктивно просто при высоких частотах вращения.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков вертикального гидрогенератора.

Это достигается тем, что вертикальный гидрогенератор содержит статор с установленной на нем верхней крестовиной со встроенными в ее центральную часть подпятником и подшипником, ротор с расположенными на его валу над верхней крестовиной контактными кольцами с несущим их остовом, имеющим втулку с приваренным к ней диском, нижнюю крестовину и тормозное устройство в виде отдельно расположенных тормозов-домкратов поршневого типа, которые установлены и закреплены на верхней крестовине под остовом контактных колец с зазором между диском остова и тормозами-домкратами меньшим длины хода поршня, при этом диск остова контактных колец выполнен с диаметральным размером, превышающим или равным диаметральному габариту расположения тормозов-домкратов относительно оси ротора, а нижняя его поверхность обработана и служит поверхностью трения для тормозов-домкратов при торможении ротора и опорной поверхностью при его подъеме.

На нижней крестовине под ротором установлены съемные винтовые опоры.

На чертеже представлен продольный разрез половины вертикального гидрогенератора.

На корпусе статора 1 установлена верхняя крестовина 2, в центральную часть которой встроены подпятник 3 и подшипник 4. На валу 5 ротора 6 над верхней крестовиной 2 расположены контактные кольца 7, опорой для которых служит остов 8. Остов 8 непосредственно насажен на вал 5 и состоит из втулки 9 и приваренного к ней диска 10, к которому сверху закреплены контактные кольца 7 с использованием обычного крепления и изоляционных деталей. Для большей жесткости остова 8 к втулке и диску сверху могут быть приварены дополнительно радиально расположенные ребра 11. Нижняя поверхность 12 диска 10 обработана с необходимой чистотой и является поверхностью трения для тормозов-домкратов поршневого типа 13, которые установлены и закреплены на верхней крестовине 2. Между поверхностью трения 12 диска 10 остова 8 и опорной поверхностью 14 тормозов-домкратов выдержан зазор 15, величина которого меньше длины хода поршня тормоза-домкрата, что обеспечивает гарантированное поджатие опорной поверхности 14 тормозов-домкратов при торможении и при подъеме ротора к поверхности 12 диска остова контактных колец.

При этом диск 10 остова 8 имеет такой диаметральный размер, что тормоза-домкраты своим диаметральным габаритным размером относительно оси ротора равны или меньше этого диаметрального размера диска 10. На нижней крестовине 16 под ротором 6 установлены съемные винтовые опоры 17, которые выполнены, например, в виде болта 18, ввинченного в стакан 19, имеющий внутреннюю резьбу и закрепленный на крестовине болтовым креплением. Количество винтовых опор 17 определяется расчетом в зависимости от массы ротора (но не менее трех) и располагаются они равномерно по окружности на лапах нижней крестовины, либо на ее центральной части под ротором с возможностью упора в него.

Винтовые опоры могут быть использованы при ремонтах гидрогенератора, когда будет разбираться верхняя часть гидрогенератора, т.е. контактные кольца с остовом, тормоза-домкраты, верхняя крестовина с подпятником или отдельно подпятник. В этом случае болты 18 поджимаются к ротору 6 и становятся опорой для него, обеспечивая проведение ремонтных работ в верхней части гидрогенератора. Винтовые опоры по своим размерам значительно меньше тормозов-домкратов, поэтому в определенных условиях при обеспечении необходимого пространства для прохода воздуха и возможности обслуживания нижнего подшипника уплотнением, могут быть оставлены на крестовине и на работающей машине. В случае же необходимости они могут быть установлены и использованы только на период ремонтов.

Установка тормозов-домкратов на верхней крестовине под остовом контактных колец, используя обычно свободное пространство между верхней крестовиной и остовом контактных колец, не увеличивает практически высотного размера гидрогенератора, обеспечивая при этом необходимое пространство между нижней крестовиной и ротором как для обслуживания подшипника нижней крестовины с уплотнением, так и для прохода охлаждающего воздуха в ротор. При этом обслуживание уплотнений верхнего подшипника осуществляется за счет пространства между смежными тормозами-домкратами. При торможении гидрогенератора продукты торможения не имеют контакта с охлаждающим воздухом, циркулирующим внутри машины, а не попадают на обмотки статора и ротора, т.е. загрязнение ротора и статора продуктами торможения исключается, уменьшается вероятность ее пробоя, что повышает надежность работы гидрогенератора в целом, снижаются затраты на его обслуживание, увеличивается срок службы обмотки и машины, увеличивается выработка электроэнергии. Что касается частиц отходов торможения, которые образуются в нашем случае, то они могут быть локализованы, например, путем установки вертикальных щитков на подставку и периодической их уборкой в виду доступности места их скопления.

Отсутствие тормозных сегментов (или тормозного диска) на роторе уменьшает его габариты и массу, повышает надежность его работы.

На данное устройство в настоящее время разработана документация для использования в гидрогенераторах мощностью 7000 кВт для Ортотокойской и Кировской ГЭС.

Использование: электромашиностроение. Сущность изобретения: вертикальный гидрогенератор содержит статор 1 с установленной на нем верхней крестовиной 2 со встроенными в ее центральную часть подпятником 3 и подшипником 4, ротор 6 с расположенными на его валу 5 над верхней крестовиной 2 контактными кольцами 7 с несущим их остовом 8, имеющим втулку 9 с приваренным к ней диском 10, нижнюю крестовину 16 и тормозное устройство в виде отдельно расположенных тормозов-домкратов поршневого типа 13. Тормоза-домкраты 13 установлены и закреплены на верхней крестовине 2 под остовом 8 контактных колец 7 с зазором 15 между диском 10 остова 8 и тормозами-домкратами 13 меньшим длины хода поршня. При этом диск 10 остова 8 контактных колец 7 выполнен с диаметральным размером, превышающим или равным диаметральному габариту расположения тормозов-домкратов 13 относительно оси ротора, а нижняя его поверхность 12 обработана и служит поверхностью трения для тормозов-домкратов 13 при торможении ротора 6 и опорной поверхностью при его подъеме. На нижней крестовине 16 под ротором 6 установлены съемные винтовые опоры 17. Отсутсвие тормозных сегментов (или тормозного диска) на роторе генератора уменьшает его габариты и массу, повышает надежность его работы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ГИДРОГЕНЕРАТОР, содержащий статор с установленной на нем верхней крестовиной, в центральной части которой размещены подпятник и подшипник, ротор с расположенными на его валу над верхней крестовиной контактными кольцами с несущим их остовом, состоящим из втулки и приваренного к ней диска, нижнюю крестовину и тормозное устройство в виде отдельно расположенных тормозов-домкратов поршневого типа, отличающийся тем, что тормоза-домкраты установлены и закреплены на верхней крестовине под остовом контактных колец с зазором между диском остова и тормозами-домкратами, меньшим длины хода поршня, при этом диск остова контактных колец выполнен с диаметральным размером, превышающим или равным диаметральному габариту расположения тормозов-домкратов относительно оси ротора, а нижняя его поверхность обработана и служит поверхностью трения для тормозов-домкратов при торможении ротора и опорной поверхностью при его подъеме. 2. Гидрогенератор по п.1, отличающийся тем, что на нижней крестовине под ротором установлены съемные винтовые опоры.