Способ формования катушки роторной обмотки турбогенератора с полным водяным охлаждением и линия для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК H02K15/04 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к нестандартному технологическому оборудованию для изготовления мощных турбогенераторов с полным водяным охлаждением.

Известен способ формования катушки роторной обмотки турбогенератора, согласно которому заготовку в виде медного проводника разматывают из бухты, рихтуют, подсоединяют к намоточному устройству и изгибают с помощью него в местах переходов от одного направления проводника к другому в горизонтальной и вертикальной плоскостях для получения пазовых и лобовых частей и выводных концов обмотки, рихтуют пазовые части катушки и отрезают катушку.

Известна также линия для осуществления указанного способа формования катушки роторной обмотки, содержащая барабан для бухты медного проводника, приспособление для его рихтовки и намоточное устройство, выполненное в виде поворотной станины, на которой установлен шаблон, выполненный с возможностью регулирования длины и ширины и снабженный приводом его качания в плоскости, перпендикулярной его продольной оси, приспособлением для вертикальной гибки проводника и для рихтовки пазовых частей катушки.

Недостатком известного способа является то, что из-за изгибания проводника в течение всего процесса в холодном состоянии и рихтовки катушки путем ее растяжки с большими усилиями, невозможно применить данный известный способ для формования катушек мощного турбогенератора. В последнем катушки выполняются с большой длиной (более 8 м) и большим сечением полосы (до 55 мм ), со сложной, содержащей межвитковые переходы конфигурацией, в связи с чем практически невозможно в холодном состоянии проводника изгибать все

Ё

а

ч| Qs GJ

00

переходы при формовке, Кроме того, длина заготовки медного проводника (с большим сечением) в бухте обычно меньше развернутой длины катушки, а при намотке требуется непрерывная подача заготовки, поэтому становится необходимость соединения концов последовательно идущих бухт пайкой по ходу намотки, исключая отход, т. е. обрезание остаточных концов бухт. В связи с этим становится неприменимой рихтовка растяжением, которая имела место в известном способе. Места соединения проводника пайкой отличаются по механическим свойствам от основной части проводника и при рихтовке растяжением подвергаются недопустимому растяжению и разрушаются, к тому же для катушки из жесткого проводника с большим сечением рихтовка растяжением малоэффективна.

Кроме того, приспособление для рихтовки проводника, установленное в прототипе, неподвижно, непригодно при намотке катушек большой длины, оно вызывает значительные изгибы проводника с явлением остаточных деформаций при вращении намоточного устройства с большим размахом.

Цель изобретения -улучшение качества катушки путем повышения точности ее геометрической формы, повышение производительности труда и экономия материала.

Цель достигается тем, что при изгибании проводника в вертикальной плоскости производят его местный нагрев до 500- 700°С с постепенным осаживанием нагреваемого участка до заданного профиля, рихтовку катушки в пазовых частях выполняют сжатием ветвей катушки по горизонтальной и вертикальной плоскостям при образовании витков, начиная с нижнего, а отрезку катушки от заготовки осуществляют на намоточном устройстве по имеющейся на нем риске.

Линия снабжена установкой для соединения концов последовательно идущих бухт пайкой, размещенной между барабаном и приспособлением для рихтовки, выполненным поворотным в горизонтальной плоскости, приспособление для вертикальной гибки проводника выполнено в виде шар- нирно соединенных между собой матрицы и пуансона с рычагом и газовой горелки, а приспособление для рихтовки пазовых частей катушки выполнено в виде винтовых прижимов, закрепленных на торце и вдоль оси шаблона, прижимы, установленные на торце, снабжены поворотными планками, уменьшающими возможность смещения по высоте катушки.

Намоточное устройство снабжено приспособлением для горизонтальной гибки

конца проводника, выполненным в виде плоской матрицы, имеющей возможность самоориентации, направляющей матрицы с окнами для входа и выхода конца проводника, и пуансона, снабженного приводным винтом для его перемещения, при этом плоская матрица жестко связана с направляющей матрицей, а пуансон размещен в ее окне.

0 Пуансон приспособления для вертикальной гибки проводника выполнен с мерной риской для отрезки готовой катушки.

На фиг. 1 и 2 изображены формуемые предлагаемым способом виды обмотки, ак5 сонометрия; на фиг. 3 - линия для формования катушек; на фиг. 4 - то же, вид в плане; на фиг. 5 - намоточное устройство, вид сбоку; на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 5; на фиг. 7 - узел вертикальной гибки пазовой части

0 катушки; на фиг. 8 - приспособление для вертикальной гибки проводника в зоне выводного конца катушки; на фиг. 9 - приспособление для горизонтальной гибки конца проводника, вид сбоку; на фиг. 10 - то же,

5 перед началом гибки, план; на фиг. 11 - то же, после окончания гибки; на фиг. 12 - перегрузочное приспособление; на фиг. 13 - разрез А-А на фиг. 5, положение пазовых частей намотанной катушки (минимального

0 и максимального размера) на кронштейнах и на дисках при сомкнутых линейках; на фиг 14 - то же, снятие катушки с шаблона.

Заготовку, представляющую собой медный проводник прямоугольного сечения

5 (площадью 55 мм ) с центральным продольным отверстием, разматывают из бухты, рихтуют с целью исключения изогнутостей и подсоединяют к намоточному устройству, с помощью которого производят формова0 ние двухвитковых, т. е. нижних по расположению в пазу ротора (фиг. 1) катушек, в которых помимо переходов лобовых частей к пазовым 1 и от пазовых к лобовым 2, которые получают горизонтальной гибкой, со5 держатся вертикальные переходы в пазовой части 3 и в выводном конце 4, а также переходы 5 от лобовой части к выводному концу, которые выполняют горизонтальной гибкой, затем с помощью упомянутого устрой0 ства над нижними производят формование трехвитковых, т. е. верхних по расположению в пазу ротора (фиг. 2) катушек, в которых исключены вертикальные переходы в пазовых частях, но выполняются переходы

5 4 в обеих выводных концах.

Необходимо уточнить, что слово вертикальные применено для упрощения понимания технической сути, на самом деле направление проводника в изгибах 3 и 4 является промежуточным между тангенциальным и радиальным направлениями, если смотреть на поперечном сечении ротора в прямоугольных координатах.

Подсоединенный к намоточному устройству проводник подвергают гибке с помощью данного устройства в местах переходов 1, 2 и 5 в холодном состоянии проводника, а в местах переходов 3 и 4 - в горячем, т. е. с местным нагревом, переходя от одного направления проводника к другому в горизонтальной и вертикальной плоскостях, получая пазовые 6 и 7 и лобовые 8 части и выводные концы 9. В переходах 3 и 4 изгибание в вертикальной плоскости осуществляют в горячем состоянии проводника, для чего на участке изгиба проводника производят его местный нагрев и прикладывание усилия. По мере нагрева прикладываемое усилие приводит к осаживанию данного участка, т. е. медь становится податливой и температура в это время соответствует 500-700°С. Контроль температур ведут по наличию и интенсивности перемещения данного участка проводника в сторону направления силы.

Влияние нагрева на технологические характеристики проводника приведены в таблице.

В начальной фазе нагрева формуемость проводника плохая, в результате визуально видна слабая податливость нагреваемого участка. Хорошая податливость соответствует 500-700°С, когда проводник легко поддается осаживанию и останавливается упершись в поверхность заданного профиля матрицы. Дальнейший нагрев и прикладывание усилия в этот момент прекращают. В процессе формования катушки производят ее рихтовку путем механического сжатия ветвей по горизонтальной и вертикальной плоскостям при образовании витков, начиная с нижнего и кончая верхним (последним), т. е. по мере формования катушек (нижней и верхней). Таким образом рихтуют каждый виток как бы в отдельности и в то же время все витки вместе так как идет добавление витков во время намотки. Отрезку готовой катушки от заготовки осуществляют на намоточном устройстве по имеющейся на нем рииске соответственно длине катушки,потребной для роторной обмотки данного турбогенератора. Перед окончанием проводника в бухте его конец соединяют с концом новой - последовательно идущей бухты пайкой, обеспечивая тем самым непрерывность подачи заготовок на намотку.

Линия для формования катушек роторной обмотки турбогенератора содержит ба- рабан 10 (фиг. 3) для бухты медного

проводника 11, установку 12 для соединения концов последовательно идущих бухт пайкой, приспособление 13 для рихтовки проводника 11, которое выполнено поворотным в горизонтальной плоскости, и намоточное устройство 14, выполненное в виде поворотной станины 15, на которой установлен шаблон 16, выполненный с возможностью регулирования длины и ширины

0 для пазовых 6 и 7 и лобовых 8 частей обмотки соответственно и снабженный приводом его качания в плоскости, перпендикулярной его продольной оси. Регулирование длины и ширины шаблона предназначено для изго5 товления различных по размерам катушек и осуществлено с помощью взаимопередвигающихся барабанов 17 с пазами, боковых линеек 18 и сменных лобовиков 19. Устройство снабжено лебедкой 20 для подтягива0 ния конца проводника 11 перед намоткой с помощью подсоединяющегося к лебедке троса 21 (фиг. 4) и зажима 22 (проводник в зажиме показан штрихпунктиром). Барабаны 17 намоточного устройства снабжены

5 кольцевыми 23 (фиг. 5) и продольными 24 упомянутыми выше пазами для крепления сменных лобовиков. По длине пазовой части между барабанами 17 установлены диски 25, образующая поверхность которых слу0 жит радиальными опорами для пазовых частей катушек при сомкнутых линейках 18 после намотки (фиг. 13). Вращение устройства осуществлено электроприводом (не показан), а качание шаблона при намотке 5 реверсивным электроприводом 26. Лебедка 20 имеет реверсивный привод 27. Сменные лобовики 19 укреплены на барабанах 17 быстросменными болтами (не показаны). Линейки 18 имеют опорную часть 28 (фиг. 6) и

0 укреплены на поворотных рычагах 29, фиксируемых к дискам 25 пальцами 30.

На дисках 25 выполнены радиальные отверстия параллельно пазовым частям катушек для установки кронштейнов (не пока5 заны, заменяющих боковые опорные поверхности отведенных линеек шаблона, но с внешней стороны при снятии катушек При намотке катушек упомянутые кронштейны снимают (фиг. 13). Линейки 18 снаб0 жены приспособлением для рихтовки пазовых частей катушек по ходу намотки, выполненным в виде винтовых прижимов 31 и 32, закрепленных на торце и вдоль оси шаблона. При этом винты прижимов 31 за5 фиксированы в поперечных пазах линеек 18 с возможностью вращения и взаимодействуют с планками 33, свободно установленными в упомянутых пазах и служащими для радиального зажима проводников пазовой части катушки, а винты прижимов 32 установлены в кронштейнах 35 и снабжены планками 34, которые имеют возможность поворота вокруг оси указанных винтов и смещения по высоте катушки за счет поворота упомянутых кронштейнов для уменьшения возможности смещения по высоте проводников катушки. На барабане 17 выполнена конусная поверхность 36 (фиг. 7), служащая матрицей при формовке вертикального изгиба проводника 11 пазовой части катушки.

Прокладка 37 из асбестового картона толщиной 1,5-2 мм установлена на время формовки для иммитации изоляции между проводниками. С помощью пазов (не показаны) на лобовике 19 и винтовой пары 38 установлен пуансон 39 для формования указанного вертикального изгиба проводника 11 пазовой части катушки. Для формования в вертикальной плоскости выводных концов шаблон снабжен приспособлением, устанавливаемым на барабане 17. состоящем из шарнирно соединенных между собой матрицы 40 (фиг.8) и пуансона с рычагом 41. На пуансоне выполнена мерная риска 42 для отрезки готовой катушки от проводника 11, идущего от бухты. В комплект устройства включена газовая горелка (не показана).

Намоточное устройство содержит также приспособление для горизонтальной гибки конца проводника, состоящее из самоориентирующейся на кронштейне 43 (фиг. 9), прикрепляемом к барабану 17, плоской матрицы 44 с рабочим профилем в виде угла загиба проводника 11 с припуском на отпру- жинивание а, равным 5°. Жестко связана с матрицей 44 направляющая матрица 45 с окнами входа 46 (фиг. 10 и 11) и выхода 47 проводника 11. В направляющей матрице 45 размещены пуансон 48 с возможностью перемещения и приводной винт 49. При этом плоская матрица 44 жестко связана с направляющей матрицей 45, а пуансон 48 размещен в ее окне. Ввиду значительной длины готовой катушки и ее веса предусмотрено перегрузочное приспособление, содержащее траверсу 50 ) (фиг. 12, 14) и подвески 51 с захватами 52. равномерно расположенным по длине катушки (обозначена штрихпунктирными линиями).

Линия работает следующим образом.

С помощью взаимноперпендикулярных барабанов 17, боковых линеек 18 и сменных лобовиков 19 устанавливают заданные размеры шаблона 16 для намотки катушки. При этом помимо барабанов 17 для крепления сменных элементов шаблона используются поворотные рычаги 29 и фиксирующие их на дисках 25 пальцы 30. Вращением в горизонтальной плоскости намоточного устройства

16 (вместе с поворотной станиной 15) устанавливают устройство 16 в положение, при котором направление подачи проводника (показано штрихпунктиром на фиг. 4) перпендикулярно продольной оси намоточного устройства в зоне лебедки 20. Проводник 11 заправляют в приспособление 13 для рихтовки, конец проводника подсоединяют к зажиму 22 троса 21 лебедки 20, к которой

0 трос 21 предварительно подсоединен. Включают лебедку 20, которая, вращаясь, наматывает на свой барабан трос 21 и протягивает проводник 11 через приспособление 13 для рихтовки, притягивая проводник

5 к месту крепления его к намоточному устройству. Далее приготавливают место крепления проводника, ослабляют натяжение троса, снимают зажим 22 с проводника 11 и закрывают его конец в приспособление для

0 горизонтальной гибки конца проводника, укрепленное на барабане 17 намоточного устройства с помощью кронштейна 43. Проводник 11 проходит через входное 46 и выходное 47 окна и располагается между

5 самоориентирующейся плоской матрицей 44 и пуансоном 48, двигающемся в направляющей матрице 46 под действием приводного винта 49. Вращением последнего изгибают проводник 11 до упора его в мат0 рицу 44. Этот момент соответствует изгибу проводника на заданный угол плюс поправка а на отпружинивание, равная 5°. При этом проводник 11, имея один конец свободным, а другой неподвижным (продолжа5 ется через приспособление 13 для рихтовки в бухту), разворачивает матрицу 44 по стрелке на фиг. 11. Отворачивают приводной винт 49 и раскрывают направляющую матрицу 45, приспособления с помощью крышки и

0 скрепляющих элементов гаек-барашков. Освободив отформованный проводник 11, т. е. выводной конец, снимают с барабана 17 приспособление вместе с кронштейном 43. Далее с помощью крепежных элементов (не

5 показаны) крепят выводной конец к барабану, предварительно установив шаблон 16 в заданное положение вращением его в вертикальной плоскости т, е. плоскости качания, с помощью электропривода 26. Тем же

0 электроприводом продолжают (после прикрепления проводника) поворот шаблона до вертикального положения линейки 18. Подготовив (установив) обжимной съемный рычаг (не показан) включают привод поворота

5 наматочного устройства в горизонтальной плоскости на 90° и выглаживают проводник в зоне изгиба вышеупомянутым рычагом, улучшая при этом прилегание проводника к съемному лобовику 19, после чего закрепляют на лобовике сформованный участок проводника струбцинами (не показаны). Пазовую часть проводника катушки, которая в районе изгиба получила вспучивание, рихтуют поджатием винтовыми прижимами 31 и 32 с планками 33 и 34 соответственно, при этом последнюю (поворотную) разворачивают вдоль проводника и совмещают с ним поворотом кронштейна 35 (при поджатии последующих витков при намотке планку 34 разворачивают поперек пазовой части, поджимая тем самым предыдущие и последующие витки). Затем на лобовик 19 устанавливают пуансон 39 с помощью винтовой пары 38 и, поворачивая ее винт и подогревая одновременно газовой горелкой до 500-700°С, осаживают в вертикальной плоскости формуемый участок проводника (под пуансоном). Визуально определив окончание формования (по прилеганию проводника ко всей поверхности 36 барабана 17, служащей матрицей) прекращают поджатие винтом 38 пуансона 39 и подогрев горелкой, При формовании данного участка последующих витков между ними временно устанавливают прокладку 37 из асбестового картона толщиной 1,5-2 мм. Для фиксации отформованного участка на лобовике 19 применяют боковую струбцину (не показаны). В дальнейшем производят описанные операции при выполнении переходов 1 и 2, 5, 3 и 4 в процессе формования катушки, приводя в движение поочередно то намоточное устройство 14 вращением в горизонтальной плоскости, то шаблон 16 реверсивным вращением вокруг продольной оси (качанием) при формовании лобовых частей обмотки. Формование выводных концов в вертикальной плоскости осуществляют подобно тому, как это делалось при формовании переходов в пазовых частях в вертикальной плоскости, но для этого применяют съемное приспособление, устанавливаемое на барабан 17. В нем с помощью матрицы 40 и пуансона с рычагом 41 производят осадку проводника 11 с одновременным нагреванием его до 500-700°С. После окончания данной операции отрезают проводник по мерной риске 42.

Обработка выводных концов для пайки наконечников механизирована с помощью обычного рычажного механизма и дрели с зенкером или кольцевым сверлом (не показано).

Пайка наконечников также механизирована с помощью устройства для припайки наконечников (не показано).

При переходе к намотке катушки другого ряда меняется направление намотки, операции же и приемы, необходимые для

осуществления формования и средства для их выполнения, одни и те же.

Готовую катушку снимают и перегружают на очередной технологический участок с

помощью перегрузочного приспособления (50), предварительно сомкнув линейки 18 (фиг. 13), игравшие роль опор для катушки своими опорными частями 28 и вместо них для пазовых частей катушки радиальной

0 опорой остается образующая поверхность дисков 25, а боковой - кронштейны (не показаны), установленные в радиальные отверстия указанных дисков с внешней стороны намотанной катушки, Перегрузоч5 ное приспособление захватами 52 (фиг. 12, 14) крепят к пазовым частям катушки и благодаря равномерному распределению подвесок 51 на траверсе 50 исключаются при перегрузке провисания пазовых частей.

0 Использование изобретения позволяет формовать катушки роторной обмотки мощного турбогенератора- с полным водяным охлаждением большой длины (более 8 м) из проводника большого сечения (св. 50 мм ).

5 При этом благодаря взаимодействию таких признаков, как изгибание проводника в вертикальной плоскости до заданного профиля по ходу намотки и выводных концов с сопутствующим местным нагревом, рихтовка па0 зовых частей путем механического сжатия ветвей катушки, отрезка готовой катушки по мерной риске, обеспечение непрерывности заготовки соединением концов предыдущей и последующей бухт пайкой, формова5 ние выводного конца в горизонтальной плоскости вначале намотки и поворот проводника в горизонтальной плоскости по ходу намотки с применением необходимых и достаточных съемных, переналаживаемых и

0 стационарных технологических средств на намоточном устройстве и вне его достигнуто улучшение качества катушки путем повышения точности ее геометрической формы, повышение производительности труда и

5 экономия материала.

Формула изобретения 1. Способ формования катушки роторной обмотки турбогенератора с полным водяным охлаждением, согласно которому

0 заготовку в виде медного проводника разматывают из бухты, рихтуют, подсоединяют к намоточному устройству и изгибают с помощью него в листах переходов от одного направления проводника к другому в гори5 зонтальной и вертикальной плоскостях для получения пазовых и лобовых частей и выводных концов обмотки, рихтуют пазовые части катушки и отрезают катушку, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества катушки путем повышения точности ее геометрической формы, повышения производительности труда и экономии материала, при изгибании проводника в вертикальной плоскости производят его местный нагрев до 500-700°С с постелен- ным осаживанием нагреваемого участка до заданного профиля, рихтовку катушки в пазовых частях выполняют сжатием ветвей катушки по горизонтальной и вертикальной плоскостям при образовании витков, начи- ная с нижнего, а отрезку катушки от заготовки осуществляют на намоточном устройстве по имеющейся на нем риске.

2. Линия для формования катушки роторной обмотки турбогенератора с полным водяным охлаждением, содержащая барабан для бухты медного проводника, приспособление для его рихтовки и намоточное устройство, выполненное в виде поворотной станины, на которой установлен шаб- лон, выполненный с возможностью регулирования длины и ширины и снабженный приводом его качания в плоскости, пер- пендикулярной его продольной оси, приспособлением для вертикальной гибки проводника и для рихтовки пазовых частей катушки, отличающаяся тем, что она снабжена установкой для соединения концов последовательно идущих бухт пайкой, размещенной между барабаном и приспо-

соблением для рихтовки, выполненным поворотным в горизонтальной плоскости, приспособление для вертикальной гибки проводника выполнено в виде шарнирно соединенных между собой матрицы и пуансона с рычагом и газовой горелки, а приспособление для рихтовки пазовых частей катушки выполнено в виде винтовых прижимов, закрепленных на торце и вдоль оси шаблона, прижимы, установленные на торце, снабжены поворотными планками, уменьшающими возможность смещения по высоте катушки.

3.Линия по п. 2, отличающаяся тем, что намоточное устройство снабжено приспособлением для горизонтальной гибки конца проводника, выполненным в виде плоской матрицы, имеющей возможность самоориентации, направляющей матрицы с окнами для входа и выхода конца проводника, и пуансона, снабженного приводным винтом для его перемещения, при этом плоская матрица жестко связана с направляющей матрицей, а пуансон размещен в ее окне.

4.Линия по п. 3, отличающаяся тем, что пуансон приспособления для вертикальной гибки проводника выполнен с мерной риской для отрезки готовой катушки.

фиг. г

4J

Использование: электромашиностроение, технология изготовления катушки роторной обмотки турбогенератора при повышении точности геометрической формы и экономии материала. Сущность изобретения: при изгибании проводника осуществляют его местный подогрев до 500- 700°С с контролем температуры по степени податливости проводника. Рихтовка катушки- растяжения заменена на рихтовку обжатием. Приспособление для рихтовки проводника выполнено поворотным в горизонтальной плоскости 2 с. и. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.,14 ил.

)

fO

j

3

JETl

.

Ч

r

j

Ј

c

-tu

4

«x:

49

ФигЮ

41 Л1

77

фиг 8

Щ 11 45 48

W

Фи2.9

к

Фиг11

31

ФигМ А-А

Фиг.Щ