Наконечник для гідравлічного та електричного з’єднання стрижнів обмотки електричної машини

Дане технічне рішення належить до галузі електромашинобудування, а саме, до обмоток великих електричних машин, які охолоджуються рідиною. Відомий наконечник для гідравлічного та електричного з'єднання обмоток електричних машин ["Турбогенератори. Расчет и конструкция" В.В.Тітов, Г.М.Хуторєцкий. Г.А.Загородная та ін., видав. "энергия", Л., 1967, с.201], який має корпус з камерою, в яку запаяні кінці суцільних та порожнистих провідників стрижня. Порожнисті провідники виконані подовженими для відвернення попадання припою в отвори каналів при паянні. До протилежного конусоподібного кінця корпусу приварений штуцер. Недолік цього аналога полягай в його неремонтопридатності. Поєднання струмового та герметичного гідрощільного паяння у випадку протікання призводить до необхідності руйнування наконечника з послідуючим паянням на статорі обмотанім і неодноразово призводить до вимушеної заміни стержнів в умовах експлуатації. Відомий також наконечник для гідравлічного та електричного з'єднання стержнів обмотки електричної машини [а.с. СРСР №1056368, МПК Н02К 3/22, заявл. 17.10.80, опубл. 23.11.83,Б №43], який має корпус із камерою, в якій розміщений стрижень, що складається з суцільних та порожнистих подовжених в аксіальному напрямі провідників, втулку із легкопаяного матеріалу з'єднану з штуцером. У втулці герметично запаяним пакет порожнистих провідників. Для підвищення технологічності та надійності на втулці герметично встановлена по зовнішній її поверхні з боку штуцера коронка, яка має форму втулки та виконана із матеріалу більш твердого та міцного, ніж матеріал втулки, такого, який не має адгезії до припою, що з'єднує пакет порожнистих провідників із втулкою. Недоліком цього аналога є, по-перше, те, що при герметичному паянні пакета порожнистих провідників із втулкою, температурний вплив на коронку може досягати значної величини і, оскільки втулка з'єднана ущільнювальним з'єднанням через коронку зі штуцером, справляти температурний вплив і на ущільнювальне з'єднання "конус-сфера", що ускладнює складання цього з'єднання. По-друге, для турбогенераторів великої потужності, де кількість порожнистих провідників досягає 1620шт., втулка в діаметрі досягає 60-70мм, що також ускладнює виконання металевого ущільнення з поверхнею штуцера та потребує механічних підгінних робіт спеціальним інструментом. Найближчим аналогом, який обрано за прототип, є наконечник для гідравлічного та електричного з'єднання стрижнів обмотки електричної машини [матеріали заявки СРСР №3389920/24-07, с.5, Фіг.4, доповн. до з-ки №2993814/24-07, заявл. 17.10.80. а.с. СРСР №1056368]. Пристрій має корпус із камерою, в якій розміщений стрижень, що складається із суцільних та подовжених в аксіальному напрямі порожнистих провідників, втулку, виконану із легкопаяного матеріалу, жорстко прикріплену до корпусу. У торець втулки герметично запаяний пакет порожнистих провідників. Для зменшення діаметра і спрощення процесу з'єднання з штуцером наконечник має ніпель, виконаний із твердого механічно міцного матеріалу, з конусною ущільнювальною поверхнею, яка примикає до штуцера. На поверхні втулки з торця з боку штуцера є коронка з матеріалу більш твердого і міцного, ніж матеріал втулки. При цьому коронка з боку втулки має покриття з того ж матеріалу, з якого виготовлена втулка. Коронка припаюється до втулки припоєм, який має більш низьку температуру паяння ніж припій, то з'єднує пакет порожнистих провідників із втулкою, і не має адгезії до останнього, до коронки герметично припаюється вищевказаний ніпель. Недоліком прототипу є те, що герметичне паяння пакету порожнистих провідників із втулкою та герметичне паяння ніпеля до коронки виконується в одній площині різними припоями з великим інтервалом температур паяння, це ускладнює процес герметичного паяння і знижує надійність герметичного з'єднання ізза можливості розтікання і змішування припоїв. Крім того, довжина наконечника, а отже і обмотки збільшується, тому що ущільнювальна поверхня ніпеля віднесена від місця паяння ніпеля з втулкою на необхідну розрахункову відстань. В основу винаходу поставлена задача удосконалення наконечника для гідравлічного та електричного з'єднання стрижнів обмотки електричної машини таким чином, щоб шляхом зміни конструкції деталей наконечника та їх взаємного розташування забезпечити підвищення технологічності, ремонтопридатності та надійності пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в наконечнику для гідравлічного та електричного з'єднання стрижнів обмотки електричної машини, який має корпус із камерою, в якій розмішений стрижень, що складається із суцільних те подовжених ь аксіальному напрямі порожнистих провідників, втулку, виконану із легкопаяного матеріалу, жорстко прикріплену до корпусу, в торець якої герметично запаяний пакет порожнистих провідників, ніпель, виконаний із твердого механічно міцного матеріалу, з конусною ущільнювальною поверхнею, що примикає до штуцера, згідно з винаходом, на втулку по її зовнішній поверхні насаджена біметалічна обойма, яка складається герметично з’єднаних ніпеля, виконаного із твердого механічно міцного матеріалу, та обичайки, виконаної із легкопаяного матеріалу, кінець якої герметично припаяний до втулки у місці їх сполучення, при цьому з боку штуцера між внутрішньою поверхнею обичайки біметалічної обойми та зовнішньою поверхнею втулки виконаний радіальний зазор, розмір якого в аксіальному напрямі визначений із умов забезпечення теплового бар’єра між місцем герметичного паяння втулки з пакетом порожнистих провідників (першого паяння) та місцем герметичного паяння обичайки з втулкою (другого паяння). Така конструкція пристрою дозволяя надійно герметично з'єднати елементи біметалічної обойми (обичайку, виконану із легкопаяного матеріалу, те ніпель, виконаним із твердого матеріалу) окремо далеко від місця складання пристрою. При герметичному з'єднанні обойми з втулкою герметичне паяння обичайки із легкопаяного матеріалу і втулки теж із легкопаяного матеріалу більш просте і надійне, ніж в прототипі, і ведеться на відстані достатній, щоб не порушити герметичного паяння втулки з пакетом порожнистих провідників та з'єднання ніпеля зі штуцером. У випадку ремонту обичайку можна відпаяти не пошкодивши інших деталей. Крім того, скорочується довжина обмотки на величину заходу обичайки на втулку, при цьому місце паяння обичайки з втулкою зберігається на потрібній відстані від конічної ущільнювальної поверхні ніпеля. На Фіг.1 показаний поздовжній розріз наконечника для гідравлічного та електричного з'єднання стрижнів обмотки електричної машини. На Фіг.4 показаний поперечник розріз А-А наконечника у місці паяння пакета порожнистих провідників. На Фіг.3 показаний виносний елемент Б, на якому зображений радіальний зазор, що виконує роль теплового бар'єра між двома герметичними паяннями. Наконечник для гідравлічного та електричного з'єднання стрижнів обмотки електричної машини містить корпус 1 (Фіг.1) з камерою 2, в якій розміщений стрижень 3. Стрижень 3 складається із суцільних провідників 4 та порожнистих подовжених в аксіальному напрямі провідників 5. Наконечник має також втулку 6 із легкопаяного матеріалу жорстко прикріплену до корпусу 1, в торець якої герметично запаяний пакет 7 (Фіг.2) порожнистих провідників 5. На втулку 6 (Фіг.1) по її зовнішній поверхні насаджена біметалічна обойма 8, яка складається із обичайки 9 (Фіг.1. Фіг.2, Фіг.3) із легкопаяного матеріалу та ніпеля 10 (Фіг.1, Фіг.3) із твердого механічно міцного матеріалу з конусною ущільнювальною поверхнею 11 (Фіг.1), що примикає до штуцера 12. Місце з'єднання 13 (Фіг.1, Фіг.3) обичайки 9 з ніпелем 10 виконано герметичним. Між внутрішньою поверхнею обичайки 9 та зовнішньою поверхнею втулки 6 з боку штуцера 12 виконаним радіальний зазор 14, розташований в аксіальному напрямі на відстані, що визначається із умов теплового бар'єра між місцем герметичного паяння 15 (Фіг.2, Фіг.3) втулки 6 з пакетом 7 порожнистих провідників 5 (першим паянням) та місцем герметичного паяння 16 (Фіг.,Фіг.3) обичайки 9 з втулкою 6. Радіальним зазор 14 може бути виконаний конічним, ступінчатим та іншої конфігурації. При складанні пристрою першим виконується герметичне паяння 15 пакета 7 порожнистих провідників 5 з втулкою 6. Біметалічна обойма 8 з'єднується окремо, при цьому обичайка 9 із легкопаяного матеріалу з'єднується з ніпелем 10 із твердого матеріалу герметично за допомогою, наприклад, зварювання. Потім у вже готовому вигляді обойма 8 насаджується на втулку 6 припаюється кінцем обичайки 9 до втулки 6 герметичним паянням 16 - другим паянням, яке проводиться на пристрої при його складанні. Ущільнення гідравлічного з’єднання наконечника з розподільним патрубком забезпечується стягненням силовою гайкою 17 ніпеля 10 з штуцером 12, які з’єднуються по конусній ущільнювальній поверхні 11. Радіальний зазор 14 створюється, наприклад, за рахунок зменшення зовнішнього діаметру втулки 6 з боку штуцера 12, і може мати різну конфігурацію, в залежності від технології паяння. Зазор 14 виконує роль теплового бар’єра між герметичними паяннями, оскільки у ньому при паянні знаходиться розігріте повітря та вуглекислий газ, які мають теплопровідність малу в порівнянні з металом. При роботі пристрою охолоджуюча рідина, наприклад, вода проходить крізь порожнисті провідники 5 і штуцер 12. Герметичні гідрощільні паяння у місцях 15 та 16 дозволяють надійно захистити від попадання води 2 корпуса 1, де знаходяться суцільні провідники 4, та обмотку машини за межами наконечника.