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Kühleinrichtung elektrischer Maschinen.
Durch die Anordnung von wassergekühlten Kühlkörpern zwischen die Blechpaket des Ständereisens elektrischer Maschinen kann die Belastungsfähigkeit, also die spezifische Leistung dieser Maschinen wesentlich gesteigert werden. Für die Wasserkühlung des Läufers ist es jedoch nicht gelungen, eine vollkommen befriedigende Lösung zu finden, so dass es zweckmässiger erscheint für den Läufer, sowie für die Spulenköpfe die Luftkühlung weiter beizubehalten. Selbstverständlich könnte man neben der Luftkühlung auch eine Wasserkühlung für den Läufer vorsehen.
Es ist ferner zweckmässig, die Kühlluft in geschlossenem Kreislaufe durch die Maschine zu führen, um die Reinheit der Luft zu gewährleisten. Um aber bei etwaigen Maschinenbränden den Schaden auf das Mindestmass herunterzudrücken, ist es wünschenswert die kreisende Menge der Kühlluft so gering als iiiözlieh zu bemessen. Gemäss der Erfindung ist die Kühleinrichtung derart beschaffen, dass die Wasserkühlung des Ständers gleichzeitig die Rückkühlung der vom Läufer abziehenden warmen Luft bewirkt, so dass die Kühlluft ihren Kreislauf innerhalb des Maschinengehäuses vollführen kann.
Als naheliegendste Lösung hiefür bietet sich die wechselweise Anordnung von Kühlkörpern und Luftspalten zwischen den einzelnen Blechstapeln des Ständereisens, so zwar, dass die durch die Luftspalte strömende warme Kühlluft ihre Wärme dem Ständerseisen abgibt, um samt der im Ständer entstehenden Wärme durch die Wasserkühlung des Ständers abgeführt zu werden. Dabei muss jedoch die von der Kühlluft entzogene Wärme durch die ganze Stärke des zu kühlenden Bleehstapels hindurch wandern,
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Eine andere Möglichkeit besteht darin. de ss die Luftspalte im Innern der Kühlkörper liegen, so dass die warme Kühlluft des Läufers unmittelbar an den Kühlkörpern vorbeistreii't. \ber auch diese Anordnung ist nachteilig, weil durch dieselbe einerseits die Stärke der Kühlkörper in der Achsenrichtung
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Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer mit der neuen Kühleinrichtung ausgerüsteten Maschine.
Fig. 2 einen radialen Schnitt des Kühlkörpers und Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie 3-'3 der Fig. 2. Fig. 4 und 5 zeigen abgeänderte Ausführungsformen des Kühlkörpers in einem der Fig. 3 entsprechenden
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Fig. 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen des Kühlkörpers in einer der Fig. 5 ähnlichen Darstellung.
Fig. 9 ist ein Längsschnitt eines mit der neuen Kühleinrichtung ausgerüsteten Turbogenerators nach der Linie 9-9 der Fig. 10 und Fig. 10 ist teilweise ein Ausschnitt nach der Linie 10-10 der Fig. 9, teilweise eine Endansicht des Turbogenerators.
Gemäss Fig. 1 ist a der Läufer und b der Ständer der Maschine, dessen Eisenkörper aus einzelnen Blechstapeln zusammengesetzt ist. Zwischen den einzelnen Blechstapeln sind in an und für sich bekannter Weise hohle flaehringförmige Kühlkörper c eingesetzt, die beispielsweise den in Fig. 2 in grässerem Massstabe gezeigten Querschnitt besitzen. Der Hohlraum der Kühlkörper e ist an zwei oder mehreren Stellen mit
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mässigerweise destilliertes Wasser z. B. Kondenswasser einer Dampfanlage verwenden. Die Kühlkörper ggemäss Fig. 2 und 3 sind aus zwei gepressten Blechen h, h zusammengestellt, die am Flansch miteinander verschweisst sind.
An dem inneren Umfang können die gepressten Blechringe h den Zähnen des Ständereisens entsprechend ausgeschnittene Fortsätze h, erhalten, die mit dem entsprechend gezähnten U-förmigen Einsatzring k2 verschweisst sind.
Zur Versteifung gegen axialen Druck dienen die Einsätze i, die in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise konzentrisch angeordnet sind. Die gegenseitige Lage dieser Einsätze t kann durch angeschweisste radiale Rippen i lFig. 3) gesichert werden, die in Ausbuchtungen der Seitenwände h des Kühlkörpers liegen.. Hiedurch entstehen Rippen k, welche einerseits die Wärmeabführung aus dem Ständereisen in den Kühlkörper vermitteln, anderseits aber zwischen dem Kühlkörper und dem Ständereisen Luftspalte entstehen lassen, durch welche die Kühlluft des Läufers hindurchströmt und ihre Wärme abgibt, so dass die Kühlluft ohne das Gehäuse der Maschine zu verlassen, im geschlossenen Kreislauf unmittelbar wieder zum Läufer zurückgeführt werden kann.
Infolge dieser Anordnung wird neben der äusserst wirksamen Kühlung des Ständers auch eine ausreichende Kühlung der. Kühlluft des Läufers erzielt, um die im Inneren des Masehinengehäuses befindliche Luftmenge zur Läuferkühlung benutzen zu können. Die von der Aussenluft abgesperrte kreisende Kühlluftmenge wird dadurch so gering, dass bei in der Maschine auftretenden brandes die vorhandene'Luftmenge aufgezehrt wird, bevor noeh grössere Schaden eintreten könnten.
Bei dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die zwischen den Rippen k entstehenden Luftspalte an der einen Seite des Kühlkörpers, während die andere Seite desselben seiner ganzen Ausdehnung nach mit dem Ständereisen in unmittelbarer Berührung steht.
Fig. 4 zeigt dagegen eine Abänderung des Kühlkörpers in einem der Fig. 3 entsprechenden Schnitt, bei der die zwischen den Bleehpaketen b1, b1 des Ständereisens eingelegten Kühlkörper emit angegossenen Kühlrippen k versehen sind, durch die zwischen dem zu kühlenden Ständereisen bl und der Wandung h des Kühlkörpers die Luftspalte I entstehen. Die Rippen k können zweckmässig bei allen Ausführungsformen an beiden Seiten A, h des Kühlkörpers angeordnet sein.
Fig. 5,6, 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Kühlkörper aus einer Anzahl flacher Röhren cl gebildet sind, die einen annähernd parallelopipedischen Querschnitt besitzen. Die Rippen k werden durch Ausbuchtungen der Röhren gebildet.
Gemäss Fig. 7 sind die Ausbuchtungen bzw. Rippen k abwechselnd an den beiden Seiten der Röhren el angebracht.
Fig. 8 zeigt eine Variante, bei welcher durch die Mitte des Kühlkörpers e hindurch Kühlkanäle m für die Luft hindurchgeführt sind. Wie aber aus dieser Figur ersichtlich, ist diese Anordnung weniger zweckmässig als die vorhergehenden, weil bei im Inneren des Kühlkörpers liegenden Luftkanälen die Stärke des Kühlkörpers in der Achsenrichtung der Maschine vergrössert wird.
Die konzentrischen Kanäle desselben Kühlkörpers sind an ihren Enden zweckmässig in der Weise mit den Verteilungs-bzw. Sammelkanälen d und e (Fig. 9 und 10) verbunden, dass die Anschlussstellen dieser Kühlkanäle einzeln verschlossen werden können, um beim Leekwerden einzelner Kanäle, diese auszuschalten.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung erfolgt der Eintritt bzw. Austritt der Kühlflüssigkeit an zwei diametral liegenden Stellen des Ständers. Die Anordnung kann aber auch dahin abgeändert werden, dass das Wasser nicht an einem Bogen von 180", sondern an einem grösseren Bogen um den Ständer läuft, gegebenenfalls den Ständer ganz umkreist, so dass, wie dies die Fig. 9 und 10 zeigen, sowohl der Eintritt, als der Austritt der Kühlflüssigkeit etwa an der tiefsten Stelle des Ständergehäuses liegt.
Selbstverständlich können die Kühlkörper auch aus kürzeren Segmenten bestehen.
Damit das Luftfassungsvermögen des Maschinengehäuses auf das Mindestmass herabgedrückt wird, ist dasselbe, wie aus Fig. 1, 9 und 10 ersichtlich, zur Aufnahme der Anschluss-, Sammel-und Verteilungsleitungen mit Ausbuchtungen p ausgerüstet, deren Anzahl sich nach der jeweiligen Anordnung dieser Teile richtet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kühleinrichtung elektrischer Maschinen mit Wasser-und Kreislauf-Luftkühlung, bei denen zwischen die Blechstapeln des Ständereisens von Kühlwasser durchströmte Körper eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Rückkühlung der Kühlluft dienenden Luftspalte zwischen den Kühl- körpern (c) des Ständers und dem mit diesen in wärmeleitender Verbindung stehenden, zu kühlenden
Ständereisen liegen.