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Elektrische Maschine mit direkt gekühlten Ständerwicklungestäben Die
Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, ineb.
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Turbogenerator, mit direkt gekühlten Ständerwicklungsstäben, vorzugsweise
flir Flüssigkeitskühlung, bei denen innerhalb Jeder Leiterebene zwischen Jeweils
einer bestimmten Anzahl von massiven flachen Teilleitern (Massivteilleitern) in
Richtung der Nuthöhe gesehen an der Stromleitung beteiligte Kühlrohre von rechteckigem
Außenquerschnitt (Hohlteilleiter) eingelegt sind, welche im Nutteil mit den Massivteilleitern
nach dem Roebelprinzip verdrillt sind.
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Eine derartige elektrische Maschine ist bekannt (deutsohe Patentschrift
Nr. 1 048 335). Derartige Maschinen haben den Vorteil, daß sie insb. dann, wenn
die Ständerwicklung durch eine Flüssigkeit - vorzugsweise Wasser - direkt innen
gekühlt wird, bei großen Leistungen eine gute Maschinenausnutzung gestatten. Der
geschilderte Aufbau ist deshalb fUr Turbogeneratoren im besonderen Maße geeignet.
Bei elektrischen Maschinen wie insb. Turbogeneratoren der genannten Art, besteht
hierbei Jedoch das besondere Problem der raumsparenden und absolut zuverlässigen
Kühlmittel-Zu-, Ab- und Umleitung an den Ständerwicklungsköpfen und der elektrischen
Schaltverbindung zwischen den Stäben. Zu dem g.-nannten Zweck werden die Stabenden
mit Kühlmittelanschlußkammern versehen. Lötet man eine solche Kammer an den stab
an, so trägt sie seitlich auf. Die Kammer wird breiter als der Stab, wodurch Schwierigkeiten
hinsichtlich der Sicherheitsabstände in den Phasensprüngen auftreten können. Bei
einer anderen bekannten elektrischen Maschine der eingangs genannten Aufbauform
(USA-Patentschrift 2 963 775) werden im Wickelkopfbereich der Stübe die Hohl- und
Massivteilleiter so sortiert, daß die Hohl-und Massivteilleiter benachbarter Leiterebenen
jeweils nebeneinander zu liegen kommen. Die Hohlteilleiterpaare sind hierbei an
breitere Endrohre @@@ @@@ die kühlmittelmäßige Schaltverbindung
im
bereich der Wickelkopfnasen zwischen den Stäben übernehmen. Ober bzw. Unterhalb
werden dann jeweils in zwei Teil stäbe aufgespalten, und zwischen die aufgegabelten
Teilstäbe wird eine von einer Wasserkammer kommende Anschlußrohrreihe größeren Querschnitts
eingefügt, wobei die kühlmittelmäßige Verbindung zwischen den endrohren und den
Anschlußrohren durch gegenüberliegende seitliche Kanalöffnungen erfolgt, in deren
Umgebung die Lötstellen zum flüssigkeitsdichten Anlöten angeordnet sind.
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Diese Kanaköffnungen können entweder einseitig angeordnet sein, dann
nähmlich, wenn die aufgegabelten Teilstäbe entweder nur Endrohre oder Massivteilleiter
enthalten, oder sie können beidseits der eingeführten Anschlußrohrgruppe angeordnet
sein, wenn beide Teilstäbe sowohl endrohre als auch Massivteilleiter enthalten.
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Bei der bekannten elektrischen Maschine wird weiterhin die elektrische
schaltverbindung zwischen den Massivteilleitern der zusammenzuschaltenden Stäbe
im Bereich der Wickelkopfnasen durch mehrere, über die Stablänge verteilte Schellen
bewirkt. Bei diesem bekannten Wicklungsaufbau mit Kühlmittelverbindung wird durch
das Einführen der von der Wasserkammer kommenden Kühlmittel-Anschlußrohre zwischen
die aufgegabelte Teilstäbe eine Verbreiterung des Stabes am Stabende, d. h. den
Kühlmittelanschlußbeeich, um das Dreifache ereforderlich. Das ist insofern weniger
wünschenswert, als in Unfangsrichtung des Wickel kopfes gesehen für die Evolventen
und Wickelkopfnasen nur sehr beschränkter Raum zur Verfügung steht und, wie erewähnt,
bei Phasensprüngen der ereforderliche Sicherheitsabstand vorhanden sein muß. Weiterhin
ist die Zugänglichkeit zu den Lötstellen zwischen den Endrohren und den Kühlmittelanschlußrohren,
da diese seitlich abgedeckt werden, sehr beschränkt. Schließlich ist die Anzahl
dieser relativ schwer zugänglichen Lötstellen verhältnismäßig groß, was fertigungstechnisch
vergrößerten Aufwand bedingt.
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Hinzu kommt eine Komplizierung des Wicklungsaufnahme durch die Mehrzahl
der elektrischen Verbindungsscshellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine elektrische Maschine zu schaffen, durch welche die geschilderten Schwierigkeiten
beseitigt sind und mit der sich dengegenüber eine schalt- und kühlmittelmäßige Verbindung
zwischenden Stabenden und des Kühlmittelanschlußkammern
erzielen
läßt, die geringeren Raum beansprucht, sich aufgrund ihres einfacheren Aufbaues
leichter herstellen läßt und deshalb preisgünstiger ist, Gegenstand der Erfindung
ist nunmehr eine elektrische Maschine, insb. ein Turbogenerator, mit direkt gekühlten
Ständerwicklungsstäben, vorzugsweise für Flüssigkeitskühlung, bei denen innerhalb
jeder teiterebene zwischen jeweils einer bestimmten Anzahl von masiven flachen Teilleitern
(Massivteilleiter) in Richtung der Nuthöhe gesehen an der Stromleitung beteiligte
Kühlrohre von rechteckigem Außenquerschnitt (Hohlteileiter) eingelegt sind, welche
im Nutteil mit den Massivteilleitern nach dem Roebelprinzip verdrillt sind, mit
Kühlmittelanschlußkammern an den Stabenden zur Zu, Ab- oder Umleitung des Kühlmittels
und zur elektrischen Schaltverbindung zwischen den Stäben. Die Erfindung besteht
darin, daß die Hdhe der Hohlteilleiter gleich oder ein Vielfaches derjenigen der
Massivteilleiter ist, daß im Wickelkopfbereich jeweile die Hohlteilleiter der einen
Leiterebene eines Stabes mit den Massivteilleitern der benachbarten Leiterebene
desselben Stabes derart verdrillt sind, daß im Anschlußbereich der Kühlmittelanschlußkammern
einander benachbarte Leiterebenen gebildet sind, welche entweder nur Hohl- oder
Massivteilleiter enthalten, und daß die Hohlteilleiter der so gebildeten Ebenen
durch die Stirnwände der Kühlmittelanschlußkammern dichtend hindurchgeführt, dagegen
die Massivteilleiter stumpf an die Stirnwandaußenseite angelötet bzw. angeschweißt
sind.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allen darin zu
sehen, daß die Kühlmittelanschluß- bzw. Wasserkammern nunmehr wesentlich schmäler
ausgeführt werden können, da sie nicht mehr den gesamten Stabquerschnitt zu umfassen
brauchen, daß die blockweise Einführung der Hohlteilleiterreihen in die Kammern
verbindungstechnisch sehr günstig ist und daß auch das stumpfe Anschweißen oder
Anlöten der Massivteilleiterreihen an den Außenseiten der Stirnwände bzw. Deckelteile
der Kammern fertigungstechnisch günstig ist. Darüber hinaus ist durch die räumliche
Trennung zwischen Hohl- und Massivteilleitern verhindert, daß
Lotmetall
womöglich in die Hohlleiter eindringen kann; letztere ragen vielmehr ein gewisses
StUck in die Kammer hinein, so daß ihre Ein- oder Austrittsffnungen von den Löt-
oder Schweißtellen entfernt sind.
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In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Höhe der Hohlteilleiter
ein ganzahliges Vielfaches n derjenigen der Massivteilleiter (n = 2, 3, 4 .....).
Hierdurch ist ein günstiger hydraulischer Durchmesser der Kühlrohre erzielbar, wobei
sweckmäßig die Anzahl der MasJivteilleiter pro Hohlteilleiter des Stabes gleich
n gewählt wird und auf n Massivteilleiter der Jeweilige Hohlteilleiter - in Richtung
der Nuthöhe gesehen - folgt.
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Auf diese Weise sind die Kröpfungen völlig gleichartig ausfUhrbar,
und die einzelnen Leiterreihen, mögen sie aus Hohl- wnd Massivteilleitern gemischt
sein, nur aus Massivteilleitern oder nur aus Hohlteilleitern bestehen, weisen die
gleiche Höhe auf.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Höhe der Hohlteilleiter doppelt
so groß ist, wie die der Massivteilleiter und der Stab bzw. jede Leiterebene doppelt
eo viele Massiv- wie Hohlteilleiter enthalten, da hierdurch eine fUr den Platztausch
zwischen den Hohl- und Massivteilleitern besonders gttnstige Konfiguration bei relativ
feiner Stabunterteilung erzielt wird, was im Hinblick auf geringe Wirbelstromverluste
und bequeme Kröpfung von Bedeutung ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für Vierebenenstabe
ist vorgesehen, daß im Wickelkopfbereich die Hohlteilleiter der beiden äußeren Ebenen
mit den Massivteilleitern der beiden inneren Ebenen derart ihre Plätze tauschen,
daß im Anschlußbereich der Kühlmittelanschlußkammern die Hohlteilleiter in den beiden
inneren Ebenen und die Massivteilleiter in den beiden äußeren Ebenen angeordnet
sind. Wie Versuche gezeigt haben, ist beim konventionellen Einlöten des gesamten
Stabquerschnittes in den Deckel einer Waseerkammer praktisch nur dann eine dichte
Lötung mit hinreichender Sicherheit erreichbar, wenn Beilagen von-einigen mm Stärke
zwischen den Teilleiterreihen
angeordnet werden. Außerdem müssen
die äußeren Teilleiterreihen einen genügend großen Abstand von der Kammerwand haben.
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Das bedingt verhältnismäßig breite Wasserkammern im Vergleich zur
eigentlichen Stabbreite, was zu den erwähnten Unterbringungsschwierigkeiten bei
Maschinen größerer Nutzahlen und hoher Spannungen führen kann. Durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen wird demgegenüber erreicht, daB man sit wesentlich schmaleren K mittelanschluß-
bzw. Wasserkammern auskommt. Bei einem Vierebenenstab bedeutet dies die Einsparung
fast einer halben Kammerbreite, wobei sich ein symmetrischer Kammeraufbau ergibt.
Wenn je eine Wasserkammer für Unterstab und Oberstab verwendet wird, künnen somit
die Kammern mit ihren Stirnplatten gleichartig ausgebildet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Kühlmittelanschlußkammern
auf ihren den Stäben zugewandten, die Kühlrohreinmündungen enthaltenden Stirnseiten
verstärkte, zumindest an ihrer Außenseite ebene Stirnplatte auf, die mit Aussparungen
zur Durchführung der Hohlteilleiterreihe(n) versehen sind und die an ihrer Außenseite
die Anlageflächen angepaßter Breite fUr die Massivteilleiterreihe bzw. -reihen aufweisen.
Die Verstärkung der Strinseiten ist denhalb zweckmäßig, da ausreichender Platz für
die Lötstellen der Hohl- und Massivteilleiter vorhanden sein muß, der nötige stromführende
Querschnitt bereitgestellt wird und beim Löten die erforderliche Wärmeableitkapazität
vorhanden ist. In diesen Zusammenhang besteht eine bevorzugte, fertigungstechnisch
besondere günstige Ausführungsform der Erfindung darin, daß auch bei mehreren hindurchzuführenden
Hohlteilleiter-Reihen pro Anschlußkammern eine den Hohlteilleiter geneinsame Aussparung
in der Strinplatte vorgesehen ist, welche den Hohlteilleiter-Block umfaßt, wobei
im Anschlubereich zwischen den benachbarten Hohlteilleiter-Reihen Beilagen bzw.
Abstandshalter eingefügt sind. Die Beilagen ermöglichen eine zuverlässige, bequeme
LötungX Din Erfindungs ist im übrigen mit beeonderem Vorteil bei einer solchen Kammerausführung
anwendbar, bei der eine Unterstab- und eine Oberstab-Kühlmittelanschluß-Teilkammer
(wie an sich bekannt) radial zur Maschinenachse gesehen etwa hintereinander
angeordnet
sind, wobei die elektrische Schaltverbindung zwischen den beiden Stäben Uber satt
aufeinanderliegende Anschlußaschen der Teilkammern hergestellt ist und die den Stirn
platten gegenüberliegenden Kammerwände sowie ggf. die Grund-oder Deckflächen der
Kammern mit Anschlußstutzen für die Kühlmittelleitungen versehen sind. Die Stabenden
können hierbeiin Maschinenlängsrichtung in die zugehörigen Stirnplatten eingefügt
werden, ohne daß räumliche Schwierigkeiten auftreten.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind
bei der Verdrillung im Wickelkopfbereich die Kröpfstellen in Längsrichtung des Jeweiligen
Stabes gestaffelt angeordnet, derart, daß bei n-facher Staffelung (worin n # zH
und zH die doppelte Hohlteilleiterzahl einer leiterebene bedeutet) längs der Verdrillungsstrecke
oder - beim Sechsebenenstab - längs der Teilverdrillungsstrecke die (1 + 1/@) fache
Stabhöhe vorhanden ist.
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Hierdurch kann in Anpassung an den in radialer Richtung zur Verfügung
stehenden Raum eine derart feine Staffelung vorgenommen werden, daß die Stabhöhe
nicht wesentlich vergrößert ist. Ä.
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wenigsten ist die der Fall, wenn die Kröpfstellensnzahl n längs der
Verdrillungstrecke oder der Teilverdrillungsstrecke gleich groß wie die Hohlteilleiterzahl
pro Stabebene zH ist. Es wird hierbei eine Verdrillungsstrecke benötigt, deren Länge
dem Produkt aus der Länge einer Kröpfstelle (in der Größenordnung von 50 mm) und
der doppelten Hohlteilleiterzahl pro Leiterebene ist.
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Diese Verdrillungsstrecke ist relativ klein und steht bei den gängigen
Maschinentypen zur Verfügung.
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Die Erfindung läßt sich auch bei Zweiebenen- und bei Sechsebenen-Stäben
realisieren, wobei die bereits erläuterten Vorteile sinngemäß zu verzeichnen sind,
worauf weiter unten noch eingegangen wird.
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Im folgenden wird anhand der mehrere Ausführungsbeispiele das stellenden
Zeichnung die Erfindung näher erläutert und die Wirkungsweise beschrieben. Es zeigen
in vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Querschnitt
durch einen Leiterstab (Ober- oder UD-terstab) an einer Stelle, wo der Stab gerade
die Nut verlassen hat; Fig. 2 einen Querschnitt desselben Stabes nachdem er die
Verdrillungestrecke im Wickelkopfbereich durchlaufen hat; Fig. 3 eine erfindungsgemäß
ausgebildete Verbindung Vierebenenstab-Wasserkammer im lingeschnitt; Fig. 4 im Ausschnitt
den Wickelkopfbereich eines Ober- und eines Unterstabes mit aufgelöteten Wasserteilkammern
sowie Zu- und Able itsammelringkammern; Fig. 5 einen Ausschnitt aus der flttssigkeitsmäßigen
und elektrischen Schaltung der Ober- und Unterstäbe der Ständerwicklung; Fig. 6
im Ausschnitt anhand zweier benachbarter Teilleiterreihen a) den Zustand des Stabes
vor der Kröpfung im Querschnitt, b) die einzige Kröpfstelle in Aufsicht und c) den
Zustand des Stabes nach der Kröpfung, bevor er an die Wasserkammer angeschlossen
wird; Fig. 7 in entsprechender Darstellungsweise zu Fig. 6 wiederum von links nach
rechts gesehen a) den Zustand zweier benachbarter Teilleiterreihen vor der Kröpfung,
b) eine Aufsicht auf die Verdrillungestrecke mit mehreren Kröpfatellen, wobei eine
vierfache Staffelung vorgenommen ist, und c> den Zustand des Stabes nach Durchlaufen
der Verdrillungestrecke; Fig. 8a in einer im Vergleich zu Fig. 1 noch weiter vereinfachten
Darstellungsweise einen Zweiebenenstab im Querschnitt und in einem Zustand, bevor
er die Verdrillungsstrecke durchlaufen hat; Fig. 8b in entsprechender Darstellungsweise
den Zustand nach Durchlauf der Verdrillungestrecke;
Fig. 9a, 9b
zu den Fig. 8a, 8b entsprechende Querschnitte, wobei Jedoch die Teilleiterreihen
miteinander vertauscht sind; Fig. 10 die zu den Stäben nach Fig. Sa, 8b gehörige
Wasserkammer mit eingefügtem Stab im Längsschnitt; Fig. lla bis 13 ein weiteres
Ausführungsbeispiel fir einen Sechsebenen stab, und zwar Fig. 11a einen Stabquerschnitt
vor Durchlaufen der Verdrillungsstrecke im Ausschnitt; Fig. lib einen Stabquerschnitt
nach Durchlaufen einer ersten Verdrillungsstrecke, wobei noch keine endgültige Leiterordnung
erzielt ist, und Fig. 11c den Stabquerschnitt nach Durchlaufen einer zweiten Verdrillungaatreeke,
wobei die Leiter ihre zum Einfügen in die Wasserkammern geeignete Konfiguration
erhalten haben; Fig. 12 in entsprechender Darstellungsweise zu Fig. 11a bis 11c
den Querschnitt eines Stabes, welcher sich prinzipiell in einem Verdrillungszustand
so wie in Fig. 11c dargestellt befindet, jedoch zur letztgenennten Fig. spielgebildlich
bzw. seitenvertau@@t; Fig, 19 eine geeignete Wasserkammern fUr den Sechsebenenstab
mit angeschlossenem Stabende im Längs- und Ausschnitt entsprechend der Darstellungsweise
der Fig. 3, 4 und 10.
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In Fig. 1 ist ein Vierebenen-Leiterstab, und zwar der Ober- oder Unterstab,
eines Turbogenerators fUr eine direkt mit Wasser gekühlte Ständerwicklung dargestellt.
Mit I bis IV sind die einzelnen Teilleiterebenen bezeichnet. Innerhalb jeder Leiterebene
t bis IV sind zwischen jeweils einer bestimmten Anzahl von massiven flachen Teilleitern,
d. h. Massivteilleitern M, in Richtung der Nut- bzw. Stabhöhe gesehen, an der Stromleitung
beteiligte Kühlrohre II von rechteckigen Außenquerschnitt (Hohlteilleiter) eingelegt.
Jeder
der Teilleiter M, H ist mit einer nicht näher dargestellten Teilleiterisolation
versehen; zwischen den einander benachbarten Teilleiterreihen I bis IV ist weiteres
Isolationsmaterial i1 angeordnet, ferner sind grund- und deckseitig zu den Teilleitern
M, H Füllstücke f aus Isoliermaterial angeordnet, welche die durch die Verroebelung
entstehenden Hohlräume ausfüllen Um das Ganze ist die übliche, aus mehreren Isolationslagen
bestehende Nutenisolation i2 angeordnet, welche aus einer kontinuierlich um den
Leiterstab gewickelten, mit Kunstharz imprägnierten und ausgehärteten Glimmer-Papierband-Isolation
bestehen kann.
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Die den dargestellten Stab umgebenden Nut- und Zahnpartien sind der
Eintachheit halber fortgelassen. Wie erwähnt, sind die Hohl-und Massivteilleiter
H, M des Leiterstabes 1 im Nutenbereich nach dem Roebelprinzip verdrillt, damit,
wie an sich bekannt, durch das Nutenquerfeld keine unerwanachten Verluste eintreten
können.
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Hierbei sind die Leiterebenen I und II sowie die Leiterebenen III
und IV in je einen Verdrillungsumlauf einbezogen; grundsätzlich ist jedoch auch
eine andere Verdrillungsart möglich, so eine Verdrillung der 1. und IV. Ebene in
Verbindung mit einer Verdrillung der zweiten und dritten Ebene (konzentrische Verdrillung).
Nachdem der Stab das Ständerblechpaket bzw. die zugehörige Nut verlassen hat, durchläuft
er den Wickelkopfbereich und ist an seinem Ende an eine Kühlmittelanschlußkammer
angeschlossen, welche der Zu-, Ab- oder Umleitung des Wassers dient und gemäß der
Erfindung eine im Vergleich zum Bekannten wesentlich schälere Bauform aufweist.
Um diese vorteilhafte Bauform zu erreichen, ist, wie es die i'ig, 1, 2 und 3 zeigen,
die Anordnung so getroffen, daß generell die Höhe hH der Hohlteilleiter H gleich
oder ein Vielfaches der Höhe hM der Massivteilleiter M ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die t-jöhe hH der Hohlteilleiter H doppelt so groß wie die Höhe bM der Massivteileiter
M. Demgemäß entbaltender Stab 1 bzw. die Leiterstabebenen I I bis IV (Fig. 1) bzw.
ia bis IVa (Fig, 2, 3) doppelt so viele Massivteilleiter M wie Hohlteilleiter t't.
Weiterhin ist die Anordnung so getroffen, daß im Wickelkopfbereich W (vgl. Fig.
4) jeweils die Hohlleitteiler H der einen Leiterebens mit den Massivteilleitern
M der benachbarten Leiterebene derart verdrillt sind, daß im Anschlußbereich A (vgl.
Fig.
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4, 5) der Kühlmittelanschlußkammern K1 einander benachbarte Letterebenen
Ia bis IVa gebildet sind, welche entweder nur Hohlteilleiter H (Leiterebenen IIa,
IIIa) oder Massivteilleiter M ( terebenen Ia, IVa) enthalten. Fig. 2 zeigt diesen
Zustand nach Durchlaufen der Verdrillungsstrecke im Wickelkopfbereich W. Die Hohlteilleiterreihen
IIa, IIIa der so gebildeten Ebenen Ia bis IVa sind nun gemäß Fig. 3 durch die Stirnwand
2 der Wasserkammer K1 dichtend hindurchgeführt, dagegen sind die Massivteilleiter
M bzw. die Massivteilleiterreihen Ia, IVa stumpf an die Stirnwandaußenseite 2a angeldtet
bzw. angeschweißt.
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Die Teilleiter H, M bzw. Teilleiterreihen Ia bis IVa sind an ihrem
Ende abisoliert und durch die Stirnwand 2 der Wasserkammer K1,wie erwähnt, dichtend
hindurchgeführt, wobei ie ein gewisses Stück 3 in den Kammerraum 4 hineinragen,
damit beim Anlöten kein Lot in die Hohlteilleiter H dringen kann. Die Hohlteilleiterreihen
IIa und IIIa sind mit Abstand 5 zueinander und mit Abstand 6 zur Kammerwandung 7
angeordnet. Sie sind durch eine ihnen gemeinsame Aussparung 8 in der Stirnplatte
2 hindurchgeführt und innerhalb dieser Aussparung längs der Strecke 9 dichtend mit
der Stirnplatte 2 hart verlötet (Vertindungsstellen 13), wobei zur Abstandshaltung
das zwischen die Teilleiterreihen IIa, IIIa eingefügte Distanzstück 5a dient, welches
gleichfalls mit den genannten Leiterreihen IIa, IIIa dichtend verlötet ist. Anstelle
der Hartlötung könnte auch eine Schweißverbindung hergestellt sein.
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Mit 10 ist die Kammerbreite bezeichnet, mit 11 ein Anschlußstutzen,
an den ein nicht dargestelltes Zu-, kb- oder Umleitungsrohr bzw. ein entsprechender
Schlauch angeschlossen werden kann, Wie durch Pfeile 12 angedeutet, kann das Wasser
von dem Kammerraum 4 kommend in die Hohlteilleiter H eintreten oder aus den Hohlteilleiter
kommend in den Kammerraum 4.
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Wie ersichtlich, wird eine erhebliche Einsparung an Kammerbreite erzielt,
was dadurch bedingt ist daß Abstände zwischen den Leiterebenen Ia, Iln sowie IIIa,
IVa nicht vorgesehen au werden
brauchen und die Leiterebenen Ia
und IVa stumpf an die Stirnplatte 2 angelötet oder -geschweißt werden können. Die
Wasserkammer K1 weist auf ihrer dem Stab 1 zugewandten Seite, welche die Kühlrohreinmündungen
14 enthält, eine verstärkte, zumindest an ihrer Außenseite 2a ebene Stirnwand 2
auf, die an ihrer Außenseite 2a mit den Anlageflächen 13' angepaßter Breite fUr
die Massivteilleiterreihen Ia, IVa versehen ist. Anstelle der gemeinsamen Aussparung
8 und des Distanzstückes 5a könnte auch je ein Durchführechlitz fdr die Teilleiterreihe
IIa bzw. IIIa in der Stirnplatte 2 angeordnet sein (nicht dargestellt). Bertigungste-chnisch
günstiger ist jedoch die dargestellte Ausführungsform.
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Fig.4 zeigt, daß eine Unterstabkammer K1 und eine Oberstabkammer K1'
als Kühlmittelanschluß-Teilkammern radial zur Maschinenachse gesehen etwa hintereinander
angeordnet sind, wobei die elektrische Schaltverbindung zwischen den beiden Stäben
SO, SU ueber satt aufeinanderliegende Anschlußlaschen 15, 16 der Teilkammern K1
XI' hergestellt ist und die den Stirnplatten 2 gegenuberliegenden Kammerwände 17
sowie die Grundfläche 18 der Kammer K1 mit Anschlußstutzen 19 für die Kühlmittelleitungen
20, 21 versehen sind.
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Die schalt- und kühlmittelmäßige Verbindung kann so wie in Fig. 3
vorgenommen sein. Die Leitung 21 ist an die Zuleit-Sammelringkammer 22 angeschlossen;
das Waseer strömt deshalb gemäß Pfeilen 23 in die ale Verteilkammer dienende Kammer
K1 und von hier in 2 parallelen Fluten einmal in den Unterstab SU und zum anderen
Uber die Verbindungsleitung 20 in die Kammer K1' und von hier in den Oberstab SO.
Nach dem Durchströmen der Stäbe Su, Bo wird das Wasser durch aus Fig. 5 ersichtliche
Umlenkkammern an der anderen Maschinenstrinseite in zugehörige Oberstäbe bzw. Unterstäbe
schleifenförmig umgeleitet und fließt dann zu der in Fig. 4 dargestellten Maschinenseite
zurück, wo es durch entsprechend den Kammern K1, K1' ausgebildete Ableitkammern
abgeführt werden kann, was durch die gestrichelten Pfeile 24 angedeutet iet, Von
einer entsprechend der Leitung 21 ausgebildeten Abflußleitung 25 kann dann das aufgewärmte
Wasser in die Ableit-Sammelringkammer 26 strömen, von wo es durch die nicht dargestellten
Pumpen des KUhlkreislaufes in die zugehörigen Wärmetauacher und Aufbereitungsanlagen
gepumpt
und wieder zur Zuleitsammeiringkammer 22 befördert werden kann. Prinzipiell ist
ein solcher Kühlkreislauf zwischen der Zuleit- und Abflußsammelringkammer 22, 26
in Fig. 5 dargestellt mit Stäben, die allgemein mit S und mit Teilkammern, die allgemein
mit k bezeichnet sind. Die Strömungsrichtung des Wassers ist durch die Pfeile angedeutet.
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Fig. 6 zeigt anhand zweier benachbarter Teilleiterebenen eine Verdrillungsstrecke
v, bei der die einzelnen Kröpfstellen bzw. Kröpfungen 27, deren Anzahl der doppelten
Hohlteilleiterzahl ZH einer Leiterebene I bzw. II entspricht, übereinander angeordnet
sind, so daß sich im Kröpfetellenbereich v die Stabhöhe verdoppelt.
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Mit I, II sind die Leiterebenen vor der Kröpfung und mit Ia, IIa die
Leiterebenen nach der Kröpfung bezeichnet, entsprechend der Bezeichnungsweise der
Fig. 1 bis 3. Günstiger ist es im Vergleich zur Lösung nach Fig. 6, wenn gemäß Fig.
7 die Kröpfstellen 27 in Längsrichtung des jeweiligen Stabes gestaffelt angeordnet
sind.
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Gleiche Teile zu Fig. 6 tragen gleiche Bezugszeichen. Bs ist, wie
ersichtlich, eine vierfache Kröpfstellenstaffelung vorgenommen, so daß sich die
4-fache Länge der Verdrillungsstrecke v' im Vergleich zu Fig. 6 ergibt; die Stabhöhe
ist innerhalb der Verdrillungsstrecke v' jedoch auch nur um das 1,25-fache vergrößert.
Allgemein läßt sich sagen. daß bei n-facher Staffelung (worin n
oder als kleiner zH und zH die doppelte Hohlteilleiterzahl einer Leiterebene bedeutet)
längs der Verdrillungsstrecke sich die 21 + n) fache Stabhöhe ergibt. Es kann deshalb
zweckmäßig n sein, - falls in Stabhöhe gesehen nur zur geringer, dagegen in Stablängsrichtung
gesehen ausreichender Raum zur VerfUgung steht -wenn die Kröpfstellenanzahl n längs
der Verdrellungsstrecke gleich groß ist wie die doppelte Hohlteilleiterzahl zH.
Durch die Verbindungslinien 28 in Fig. 7 ist die Zugehörigkeit eines bestimmten
Massivteilleiterpaares oder Hohlteilleiters aus dem Figurenteil a zu einem bestimmten
Abschnitt der Verdrillungsstrecken-Aufsicht verdeutlicht.
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Fig. 8, 9 und 10 zeigen, daß die Anwendung der Erfindung auf Zwei-Ebenenstäbe
auch vorteilhaft ist. Hier wird der Stabquerschnitt
gemäß Fig.
6a mit den Teilleiterebenen I, II längs der Verdrillungsstrecke so ungeordnet, daß
er im Anschlußbereich gemäß Fig. ab (Teilleiterebenen Ia, IIa) aufgebaut ist, d.
h. die eine Leiterebene ia nur Hohlteilleiter und die andere Leiterebene irna nur
Massivteillei-ew enthält. Die zugehörige Wasserkammer K2 zeigt prinzipi II Fig.
10. Während in Fig. 8a, 8b das eine Ende eines Stabes (Ober- oder Unterstab) dargestellt
ist, zeigen Fig. 9, 9b das andere Ende, das entweder genauso wie anhand der Fig,
8a, 8b erläutert, im Wickelkopfteil verdrillt werden kann oder (Fig. 9a, 9b)seitenvertauscht
bzw. spiegelbildlich dazu.
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Die Teilleiterebenen vor der Verdrillung sind mit I', II' bezeichnet
(Fig. 9a), die Teilleiterebenen nach der Verdrillung mit Ia', IIa' (Fig. 9b). Durch
die letzterwähnte zueinander seitenvertauschte Teilleiteranordnung an den beiden
Enden des gleichen stabes im 3ereich der Kühlmittelanschlukammern K2 (die zu den
Fig.
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9a, 9b gehörige Anschlußkammer ist der Einfachheit halber nicht dargestellt)
hat man die Möglichkeit, Verluste durch das Stirnstreufeld innerhalb des Stabes
zu reduzieren, wenn eine elektrische Schaltverbindung zwischen den beiden Teilkammern
eines Ober-und Unterstabes gemäß Fig. 4 vorgenommen wird.
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i)i Fig. 11a bis 19c sowie 12 und 15 zeigen die Realisierung der Erfindung
bei einem 6-Ebenenstab im Prinzip. Der Stabquerschnitt, wie er vor Durchlaufen der
Verdrillungsstrecke gegeben ist, ist in Fig. 11a dargestellt mit den Teilleiterebenen
I bis VI. Um bei einem solchen Stab die gewünschte Konfiguration der Teilleiter
und Teilleiterebenen gemäß Fig. 11c, 13 im anschlußbereich der Wasserkatamer K3
zu erzielen, wird zweckmäßig so vorgegangen, daß zunächst innerhalb einer ersten
Verdrillungsstrecke der Platzwechsel zwischen den Hohlteilleitern II und Massivteilleitern
M des in einen 4-Ebenenstab 29 und in einen diesem benachbarten 2-Ebenenstab 30
unterteilt gedachten Stabes (strichpunktierte Teilungslinie 31 - vgl. Jig. 11a)
vorgenommen wird9 und z--rar so, daß beim 4-Ebenenteilstab 29 die Hohlteilleiter
H der beiden äußeren Ebenen I, IV mit den Massivteilleiter M der beiden inneren
Ebenen II, III ihre Plätze tauschen. Am Ende der esten Verdrillungsstrecke, deren
Endzustand in Fig. 11b dargestellt ist
mit den Teilleiterebenen
Ib bis VIb, sind damit in den beiden inneren Ebenen lib, lift des 4-Ebenenteilstabes
29 nur Hohlteilleiter, dagegen In den beiden äußeren Ebenen Ib, IVb nur Massivteilleiter
enthalten. Weiterhin wird die Verdrillung so vorgenommen, daß im 2-Ebenenteilstab
30 eine nur aus Hohlteilleitern jI bestehende Leiterseihe Vb auf der Seite des 4-Ebenenteilstabes
29, dagegen eine nur aus Massivteilleitern M bestehende Leiterreihe Vib an der Haubenseite
des 2-Ebenenteilstabes 30 am Ende der ersten Verdrillungsstrecke entsteht (vgl.
Fig. 11b). Es muß nun innerhalb einer zweiten Verdrillungsstrecke, die sich an die
erst genannte anschließt, ein Platzwechsel zwischen den beiden Teilleiterebenen
IVb und Vb aus Fig. 11b vorgenommen werden. Es wird also die Hohlteilleiterreihe
Vb des 2-Ebenenteilstabes 30 mit der benachbarten Massivteilliterreihe IVd des Vierebenen-Teilstabes
29 vertauscht, derart daß nunmehr im Anschlußbereich der Kühlmittelanschlußkammer
K3 gemäß Fig, 11c in Maschinenumfangsrichtung gesehen auf eine Massivteilleiterreihe
-Ia drei Hohlteilleiterreihen IIa bis IVa und hierauf zwei Massivteilleiterreihen
Va, VIa folgen. diese Stabkonfiguration ermöglicht, wie es Fig.
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17 zeigt, wiederum die vorteilhafte Verbindung zwischen den Massiv-
und honlteillsitern des Stabes einerseits und der Wasserkammer K3 andererseits.
Entsprechend den Erläuterungen zu Fig.
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9a, 9b kann hierbei - wenn man annimmt, daß sich die Fig. 11a bis
1 lc aut da, eine Stabende beziehen - das andere Stabende entsprechend dem Prinzip
nach Fig. 11a bis ile verdrillt werden, jedoc mit dem Unterschied, daß am Ende der
zweiten Verdrlllungsstrecke die zu Fig. 11c seitenvertauschte bzw0 gespiegelte Konfigurntion
entsprechend Fig. 12 entsteht, wo die einzelnen Teilleiterebenen mit Ia' bis VIa'
bezeichnet sind. Hierbei folgen ersichtlich in Maschinenumfangsrichtung gesehen
auf zwei Massivteilleiterreihen Ia', IIa' drei Hohlteilleiterreihen IIIa' bis Va'
und hierauf eine Massivteilleiterreihe VIa'. Die zugehörige Wasserkammer ist der
Einfachheit halber wiederum nicht dargestellt, sie wäre Jedoch sinngemäß zu Fig.
17 auszubilden mit entsprechender Seitenvertauschung. Auch hierbei kann, wenn ein
an seinen Anschlußenden gemäß fig. 11c, 12 ausgebildeter Stab an die zugehörigen
Teilkammern K3 geschlossen wird (vgl. , Fig.4)
eine Reduzierung
der Stirnstreufeldverluste bzw. ein Ausgleich unsymmetrischer Spannungen für die
jeweiligen, einer Schleife an--gehörenden Stabe erzielt werden. Hinsichtlich der
Abhängigkeit der Stabhöhe von der gewählten Staffelung ergibt sich bei dem Ausfahrungsbeispiel
nach Fig. 11a bis 17 die Besonderheit, daß hier die Verdrillungsstrecke v doppelt.
so groß ist wie die des 2- oder 4-Ebenenstabeee da sie sich aus einer ersten und
einer zweiten Verdrillungsteilstrecke (v1 v2) zusammensetzt. Demgemäß gilt die Beziehung
daß bei n-facher Staffelung längs der Teilverdrillungsstrecke (v1 oder v2) die (1
+ 1 fache Stabhöhe vorhanden ist für den Fall, daß n = zH und hierbei ZH die doppelte
Hohlteilleiterzahl zweier Leiterebenen im Zustand vor der Verdrillungsstrecke bedeutet.
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Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung auch eine Ausführungsform
möglich ist, bei der die nur aus Hohl- oder Massivteilleitern bestehenden Leiterebenen
oder Höhe die Form von Feldern haben, wobei diese Felder auch die Breite der Leiterebenen
gleicher Pläche jiberschreiten könnten. Hierbei wären beispielsweise die Hohl teilleiter
in Form eines geschlossenen Leiterfeldes in der Mitte des Stabquerschnittes anzuordnen
und die Massivteilleiter wären un diesen block herumgruppiert. Eine solche Ausfahrungsform
könnte gewählt werden in Anpassung an die räumlichen Verhältnisse und/oder an eine
möglichst bequeme Lötung (nicht dargestellt).
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13 Figuren 12 Patentansprache