CH336120A - Turbogenerator mit Gaskühlung in geschlossenem Kreislauf - Google Patents

Description

  Turbogenerator mit     Gaskühlung    in     geschlossenem        Kreislauf       Bei Turbogeneratoren mit Gaskühlung in ge  schlossenem Kreislauf ist es bekannt, für die Küh  lung des Rotors und des     Stators    Gasströme vorzu  sehen, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch  die Maschine getrieben werden, um für die Kühlung  des Rotors eine höhere Strömungsgeschwindigkeit des  Kühlgases anwenden zu können, als dies im     Stator     notwendig ist.

   Es sind sowohl Anordnungen bekannt,  bei denen die beiden Gasströme durch einen gemein  samen, auf der Motorwelle angebrachten Ventilator  oder Kompressor erzeugt werden, als auch solche,  bei denen zur Erzeugung der beiden Gasströmungen  je ein öder mehrere besondere Ventilatoren auf der  Maschinenwelle vorgesehen sind.  



  Bei allen diesen Anordnungen ist es im all  gemeinen notwendig, zur Erzeugung hoher Strö  mungsgeschwindigkeiten im Rotor mehrstufige Ven  tilatoren oder Kompressoren anzuwenden. Diese  Anordnungen haben den Nachteil, dass sie die Bau  länge der Maschine     vergrössern,    besonders wenn Was  serstoff als Kühlgas benutzt wird, bei dem wegen  seines geringen spezifischen Gewichtes eine ver  hältnismässig grosse Zahl von     Kompressorstufen    zur  Erzielung eines genügenden Druckes nötig ist.  



  Erfindungsgemäss wird dieser Nachteil bei einem  Turbogenerator mit Gaskühlung in geschlossenem  Kreislauf und getrennten     Gaswälzungsvorrichtungen     für die     Stator-    und     Rotorkühlung    dadurch vermie  den, dass ein ausserhalb der Maschine angeordneter  Gasförderer für die Gasströmung durch den Rotor  vorgesehen ist. Zur Rückkühlung des durch den  Gasförderer bewegten Gasstromes kann dabei ein  besonderer Kühler vorgesehen sein, der     zweckmässig     ausserhalb der Maschine angeordnet wird.

   Bei der  letztgenannten Anordnung können die in bekannter  Weise im Innern der Maschine vorzusehenden Kühler  verhältnismässig klein bemessen werden, da sie im    wesentlichen nur die Wärmeverluste des     Stators    abzu  führen haben.  



  Bekanntlich ist es erwünscht, Turborotoren, be  sonders solche grosser Abmessungen, unabhängig von  der Belastung auf konstanter Temperatur zu halten,  um Relativverschiebungen zwischen Kupferleiter und  Eisen durch die verschiedenen Wärmedehnungen bei  der Stoffe nach Möglichkeit zu vermeiden. Hierzu ist  es notwendig, die     Strömungsgeschwindigkeit    des  Kühlgases im Rotor der     jeweiligen    Strombelastung des  Rotors anzupassen. Diese Möglichkeit ist bei den er  wähnten bekannten Anordnungen nicht gegeben; sie  lässt sich aber bei der erfindungsgemässen Anordnung  eines besonderen Gasförderers ausserhalb des     Genera-          tors    in einfacher Weise erreichen, indem der von die  sem bewegte Gasstrom regelbar gestaltet wird.  



  Im folgenden wird die     Erfindung    anhand des in  der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels  näher erläutert.  



  In der Figur bedeutet 1 den     Stator,    2 den Rotor  eines Turbogenerators. Für die Kühlung des     Stators     sind an beiden Enden der     Rotorwelle    Ventilatoren 3  vorgesehen, welche in an sich bekannter Weise einen  Gasstrom durch den Luftspalt 4 der Maschine und  durch radiale     Schlitze    im     Stator    und schliesslich durch  den Raum zwischen     Stator    und Gehäuse 5 erzeugen,  der in     Kühlern    6 gekühlt wird.

   Für die Bewegung  des hauptsächlich den .Rotor kühlenden Gasstromes  ist ein Gasförderer 7 vorgesehen, der insbesondere  ein Kompressor beliebiger Bauart sein     kann    und  durch einen Motor 8, gegebenenfalls aber auch durch  direkte oder indirekte Kupplung mit der Generator  welle angetrieben wird. Durch eine Rohrleitung 9  wird durch eine oder mehrere Öffnungen 10 im Man  tel der Maschine, vorzugsweise etwa in der Mitte  desselben, Gas aus der Maschine angesaugt und nach  einer die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit be-      wirkenden Druckerhöhung im Gasförderer durch den  Kühler 11 getrieben.

   Aus dem Gasförderer gelangt  das Gas durch die Rohrleitungen 12, 13 in an beiden  Enden der     Rotorwelle    angeordnete und die Welle um  gebende Ringräume 14, von wo aus es durch axiale  Kanäle im Rotor zu in den Luftspalt mündenden  Öffnungen dieser Kanäle strömt, um durch radiale  Kühlschlitze im     Stator    wieder zu den Ansaugöffnun  gen 10 zu gelangen.  



  Die Ringräume 14 sind gegen den übrigen Innen  raum der Maschine durch     labyrinthartige    Dichtun  gen 15 abgedichtet, so dass der     zur    Kühlung des Ro  tors vorgesehene Gasstrom sich erst nach dem Durch  strömen des Rotors mit dem übrigen im Innenraum  vorhandenen Gas mischen kann. Um die Geschwin  digkeit, mit der dieser Gasstrom den Rotor durch  strömt, unabhängig von der     Gasumwälzgeschwindig-          keit    im     Stator    verändern zu können, ist in der Rohr  leitung 12 eine Drosselvorrichtung 16 vorgesehen.

    Statt der Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit  dieses Gasstromes durch eine Drosselvorrichtung kann  diese auch durch eine Veränderung der Drehzahl  des Gasförderers bzw. der diesen antreibenden Kraft  maschine erfolgen; es können auch beide Mittel gleich  zeitig angewendet werden.  



  Steht das Gas - vorzugsweise Wasserstoff   in der Maschine unter einem verhältnismässig hohen  Druck, beispielsweise 3     ata,    so braucht der Gas  förderer doch nur eine verhältnismässig kleine Druck  erhöhung zu erzeugen, beispielsweise eine Druck  erhöhung von 3 auf 3,1     ata,    um die erforderliche  Strömungsgeschwindigkeit im Rotor zu bewirken.  



  Damit auch die Wellendichtungen des Gas  förderers nur für diese     Druckdifferenz    ausgelegt wer  den müssen, kann der Gasförderer zusammen mit sei  ner Antriebsmaschine in ein gasdichtes Gehäuse 17  eingebaut werden, in dem vorzugsweise angenähert  der gleiche Druck herrscht, wie im     Generatorgehäuse,     so dass     Leckverluste    an dem Kompressor oder seinen  Wellendichtungen praktisch vollständig vermieden  werden. Um auch     Leckverluste    im Kühler zu ver  meiden, kann     zweckmässigerweise    auch dieser mit  in das gasdichte Gehäuse eingebaut werden.  



  Die Saugseite und die Druckseite des Gasför  derers können durch eine Umgehungsleitung 18 mit  einer     Verschlussklappe    19 verbunden sein, die im nor  malen Betrieb geschlossen ist und beim Aufhören des  Förderdruckes, z. B. beim Aussetzen des Gasför  derers, sich selbsttätig öffnet. Auf diese Weise wird  in einem solchen Falle beim Aussetzen des Gasför  derers immer noch eine gewisse Gasströmung mittels  der für die     Statorkühlung    vorgesehenen Ventilatoren  durch die geöffnete Klappe 19 und die     Rotorkanäle     aufrechterhalten.  



  Unabhängig hiervon kann in     bekannter    Weise  eine weitere Verbindung zwischen der Saugseite und  der Druckseite des Gasförderers     mit    einem über  druckventil vorgesehen werden, um zu verhindern,  dass bei starker Drosselung des Gasstromes durch  die Drosselvorrichtung 16 der Druck auf der Druck-    Seite des Gasförderers unerwünscht hohe Werte an  nimmt.  



  Die Betätigung der Drosseleinrichtung 16     und,'oder     der     Verstellvorrichtung    für die Drehzahl des Gas  förderers kann durch geeignete Regeleinrichtungen  bekannter Art selbsttätig in Abhängigkeit von einer  durch die Belastung des Generators beeinflussten  Grösse geregelt werden. Als solche Grösse kann bei  spielsweise der Belastungsstrom oder der Erreger  strom des Generators oder die Temperatur des Rotors  dienen.  



  Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Aus  führungsbeispiel gebunden. Zum Beispiel sind Ände  rungen in der Reihenfolge von Gasförderer 7, Kühler  11 und Drosseleinrichtung 16 möglich. Unter Um  ständen kann es auch zweckmässig sein, den Kühler  für     die        Rotorverluste    an oder in der Maschine an  zuordnen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Turbogenerator mit Gaskühlung in geschlossenem Kreislauf mit getrennten Gasumwälzungsvorrichtun- gen für die Stator- und Rotorkühlung, dadurch ge kennzeichnet, dass für die Gasströmung durch den Rotor ein ausserhalb des Generators angeordneter Gasförderer vorgesehen ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Turbogenerator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Mittel zum Regeln des von dem ausserhalb des Generators angeordneten Gas förderers bewegten Gasstromes vorgesehen sind. 2. Turbogenerator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Rückkühlung des durch den Gasförderer bewegten Gasstromes ein be sonderer Kühler vorgesehen ist. 3.

   Turbogenerator nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der besondere Kühler für den durch den Gasförderer bewegten Gasstrom ausser halb der Maschine angeordnet ist. 4. Turbogenerator nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der besondere Kühler für den durch den Gasförderer bewegten Gasstrom an oder im Generator angeordnet ist. 5. Turbogenerator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Gasförderer mit sei ner Antriebsmaschine in ein gasdichtes Gehäuse ein gebaut ist. 6. Turbogenerator nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass der Kühler für den durch den Gasförderer bewegten Gasstrom in das gasdichte Gehäuse des Gasförderers eingebaut ist. 7.

   Turbogenerator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass in den Rohrleitungen zwi schen Generator und Kompressor und Kühler eine einstellbare Drosselvorrichtung vorgesehen ist. B. Turbogenerator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Mittel zum Verändern der Drehzahl des Gasförderers bzw. seiner Antriebs maschine vorgesehen sind. 9. Turbogenerator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Dros selvorrichtung und/oder Veränderung der Drehzahl des Gasförderers in Abhängigkeit von einer durch die Belastung der Maschine beeinflussten Grösse selbsttätig regelbar ist. 10.

   Turbogenerator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Saug- und Druckseite des Gasförderers durch eine Umgehungsleitung mit einer Verschlussklappe verbunden sind, die im nor malen Betrieb geschlossen ist und bei einem Aufhören des Förderdruckes sich selbsttätig öffnet. 11.

   Turbogenerator nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch eine Anordnung, bei der das Gas für die Rotorkühlung aus einer oder mehreren öff- nungen, etwa in der Mitte des Maschinengehäuses über eine Rohrleitung angesaugt und nach einer die jeweils erforderliche Strömungsgeschwindigkeit be wirkenden Druckerhöhung durch den Gasförderer an beiden Enden des Rotors in die Rotorwelle um gebende Ringräume geführt ist, von wo aus es durch axiale Kanäle im Rotor in den Luftspalt einmünden den Öffnungen dieser Kanäle strömt,

   um durch radiale Kühlschlitze im Stator wieder zu den An saugöffnungen zu gelangen. 12. Turbogenerator nach Unteranspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass die die Rotorwelle um gebenden Ringräume gegen den übrigen Innenraum der Maschine durch labyrinthartige Dichtungen abge dichtet sind.