Lüfteranordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Lüfter anordnung, insbesondere zur Kühlung elek trischer Maschinen durch einen äussern und innern Luftstrom mittels eines auf der Ma schinenwelle angeordneten Radiallüfters mit schräg zum Radius stehenden bzw. gekrümm ten Schaufeln.
Es sind Anordnungen zur Kühlung von elektrischen Maschinen bekannt, bei denen die abgeschlossene Innenluft im Kreislauf bewegt wird und durch einen vom Maschinen innern abgeschlossenen Aussenluftstrom rück gekühlt wird. Bei diesen Maschinen ist es weiter bekannt, die Flügel der Ventilatoren für Aussen- und Innenluft auf den beiden Seiten einer durch eine Art Labyrinthdich- tung, z. B. eine ringförmige Nut, gegen die Gehäusewand abgedichteten Scheibe zu be festigen.
Die Förderleistung eines Radialventilators hängt bekanntlich dann nicht von der Dreh richtung ab, wenn die Schaufeln radial stehen. Die Drehrichtungsunabhängigkeit ist aber bei den bekannten Maschinen dieser Art mit einer schlechten Lüfterleistung erkauft.
Es ist daher gebräuchlich, die Flügel der Ventilatoren schräg zum Radius bzw. ge krümmt anzuordnen, um strömungstechnisch günstige Verhältnisse und damit einen hohen Lüfterwirkungsgrad zu erreichen. Derartig ausgebildete Ventilatoren eignen sich jedoch nur für Maschinen, deren Drehrichtungssinn stets unverändert bleibt.
Ähnliche Überlegungen gelten für die an sich bei Ventilatoren bekannten Leitappa- rate. Auch hier kann man durch entspre chende Krümmung bzw. Schrägstellung der Leitschaufeln strömungstechnisch günstige Verhältnisse erzielen, wobei man ebenfalls die Schaufelkrümmung der Drehrichtung entsprechend gestalten muss.
Es gibt nun Anwendungsfälle, wo nur gelegentlich einmal die Drehrichtung geän dert werden soll, aber im übrigen beste Lüfter eigenschaften gefordert werden. Dann wird man nicht nur die strömungstechnisch gün stige Laufradbeschaufelung wählen, sondern auch noch Leitschaufeln vorsehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lüfteranordnung insbesondere zur Küh lung von elektrischen Maschinen zu schaffen, die es gestattet, auch Maschinen, deren Dreh richtungssinn gelegentlich einmal geändert werden muss, durch zwei Luftströme, bei spielsweise einen äussern und innern Luft strom unter strömungstechnisch einwandfrei und für beide Drehrichtungen gleich günsti gen Verhältnissen zu kühlen.
Bei Drehrichtungswechsel muss ausser dem Laufrad auch das Leitrad umgedreht werden. Es ist eine weitere Aufgabe der Er findung, diesen Vorgang sicherzustellen bzw. zwangläufig zu gestalten. Erfindungsgemäss werden die die beiden Luftströme erzeugen den Lüfterteile eines Lüfterpaares unter sich gleich und derart ausgebildet, dass durch axiale Umkehrung um 180 für beide Dreh richtungen die Lüfterteile mit der Maschine verbunden werden können.
An Hand der Zeichnung sei die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
In Fig. 1 ist ein Teilschnitt durch eine elektrische Maschine nach der Erfindung dar gestellt. Es bedeutet darin 1 eine Maschinen welle, 2 einen auf ihr sitzenden Läufer. In dem Maschinengehäuse 4 ist ein Ständer körper 3 angeordnet. Die Kühlung der Ma schine erfolgt in diesem Beispiel mittels eines von der Aussenluft rückgekühlten, jedoch von dieser abgeschlossenen Innenluftstromes. Der Innenluftstrom ist in den Figuren mit 5, der Aussenluftstrom mit 6 bezeichnet.
Zur Umwälzung der Kühlmittelströme dient ein auf der Maschinenwelle angeordnetes Lüfter paar 7 und 8, das konzentrisch von dem Leit- apparat 9, 10 umgeben ist. Der Innenlüfter 8 saugt die Luft aus dem Maschineninnenraum an und fördert sie über den Leitapparatteil 10 durch die am Gehäuseumfang angeord neten Kanäle 11 nach der andern Maschinen seite, um sie sodann von neuem durch das Maschineninnere zu saugen.
Der Aussenluftstrom 6 gelangt durch die Öffnungen 14 des Lagerschildes 13 in die Maschine und wird von dem Aussenlüfter 7 angesaugt. Nach dem Verlassen des Lüfters strömt die Aussenluft über den Leitapparat- teil 9 durch die am Gehäuseumfang vorge sehenen, den Kanälen 11 parallel laufenden Kanäle 15, wobei die Innenluft Gelegenheit hat, ihre Wärme an die Aussenluft abzugeben.
Das Lüfterpaar besteht aus zwei Scheiben 16, 17, die auf einer gemeinsamen Nabe 18 befestigt sind und schräg zum Radius ste hende, gekrümmte Schaufeln tragen. Die Fig. 2 zeigt dieses Lüfterpaar in perspekti- vischer Darstellung. Zwischen die mit einem Abstand angeordneten Scheiben 16, 17 ragt eine am Maschinengehäuse befestigte Trenn wand 19, die in der Symmetrieebene zwischen den Lüftern angeordnet ist. Die Trennwand reicht bis nahe an die Lüfternabe 18 und um gibt diese konzentrisch. Durch die Trennwand 19 wird der äussere Luftstrom 6 vom innern Luftstrom 5 geschieden.
Zwecks Abdichtung sind nach der Erfindung zwischen der Trenn wand und den Lüfterscheiben 16, 17 Laby- rinthe 20, 21 vorgesehen. Die feststehende Trennwand 19 ist gleichzeitig Träger der ebenfalls schräg zum Radius stehenden bzw. gekrümmten Schaufeln des Leitapparates. Die Wände 22, 23 dienen der Luftführung.
Das Lüfterpaar ist so aufgebaut, dass seine sämtlichen Teile symmetrisch zu einer senk recht auf der Maschinenwelle stehenden und durch die Mitte der Trennwand 19 gelegten Ebene angeordnet sind.
Die den Leitapparat tragende Trennwand 19 ist von den beiden Lüftern so umbaut, dass diese Teile nicht durch Massnahmen von nur einer Seite her, insbesondere der Aussenlüfter seite, getrennt werden können. Diese Eigen schaft wird dadurch erreicht, dass z. B. die eine Hälfte der Befestigungsschrauben 32 des Aussenlüfters von aussen her, die andere Hälfte von innen, und zwar durch die Scheibe 17 des Innenlüfters hindurch, eindrehbar und lösbar ist. Dabei dienen die Schrauben 32 als gemeinsame Befestigungsschrauben für den Innen- und den Aussenlüfter. Man kann bei spielsweise die Schrauben 32 als Kopfschrau ben ausbilden, wie dies Fig. 4 zeigt und ab wechselnd die entsprechenden Löcher in den Scheiben 16, 17 als glatte Bohrungen bzw. mit Gewinde ausführen.
Dadurch wird zwangläufig bewirkt, dass das Lüfterpaar nur samt dem von ihm umschlossenen Leit- apparat abgezogen und gewendet werden kann und niemals das Lüfterpaar für sich allein. Anstelle der Schrauben 32 können auch andere Befestigungsmittel verwendet wer den, beispielsweise Nieten, oder es können die Scheiben 16, 17 mit der Nabe 18 auch verschweisst bzw. so verbunden sein, dass man auf die' Lösbarkeit der Verbindung zwischen Lüfter und Leitapparat verzichtet. Die Lüfter 7, 8 nach der Erfindung kön nen - wie in dem Ausführungsbeispiel dar gestellt - eine gemeinsame Nabe besitzen.
Es können aber auch die beiden Lüfterteile je eine besondere Nabe erhalten. Bei einer andern in der Fig. 3 dargestellten Ausfüh rungsform der Erfindung besteht das Lüfter paar aus einer auf der Maschinenwelle 1 be festigten und leicht demontierbaren Scheibe 25 mit an dieser beiderseits befestigten, schräg zum Radius gestellten bzw. gekrümm ten Schaufeln 26,<B>27.</B> Der innere Luftkreis lauf 5 ist von dem äussern, 6, durch die Lüfter scheibe 25 sowie eine dieselbe konzentrisch umgebende und an dem Maschinengehäuse befestigte Trennwand 28, 29 geschieden.
Die leicht lösbare, am Maschinengehäuse befestigte Trennwand ist zweiteilig ausge führt, wobei sie vorzugsweise in der Sym metrieebene des Lüfters geteilt ist. Die Lüfterscheibe 25 wird von der Trennwand zwecks Abdichtung des äussern vom innern Luftkreislauf labyrinthartig umfasst. An dem Trennwandteil 28 sind die Leitschaufeln 30 für den Aussenluftstrom, an dem Teil 29 die Leitschaufeln 31 für den Innenluftstrom befestigt.
Die Trennwandteile 28, 29 sind durch Schrauben 33 miteinander verbunden, die sinngemäss ebenso wie die Schrauben 32 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 an geordnet sind.
Wenn auch die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele nur elektrische Ma schinen betreffen, bei denen die abgeschlos sene Innenluft im Kreislauf bewegt wird und von einem vom Maschineninnern abgeschlos senen Aussenluftstrom rückgekühlt wird, so beschränkt sich die der Erfindung zugrunde liegende Idee keineswegs auf diese Ausfüh rungsform. Sie ist ebenso vorteilhaft auch bei elektrischen und sonstigen Maschinen und Einrichtungen anwendbar, bei denen zwei Luftströme erzeugt werden, unabhängig da von, ob es sich dabei um offene oder geschlos sene Luftkreisläufe handelt.
Auch bei diesen Anordnungen kann ein die Luftströme trei bendes Lüfterpaar nach der Erfindung so gestaltet werden, dass für beide Drehrich tungen eine strömungstechnisch einwand freie Schaufelform ermöglicht wird.
Fan arrangement The invention relates to a fan arrangement, in particular for cooling electrical machines by an external and internal air flow by means of a radial fan arranged on the machine shaft and having blades at an angle to the radius or curved.
Arrangements for cooling electrical machines are known in which the closed internal air is moved in a circuit and is cooled back by an external air flow closed from the inside of the machine. In these machines, it is also known that the blades of the fans for outside and inside air are sealed on both sides by a kind of labyrinth seal, e.g. B. an annular groove to be fastened against the housing wall sealed disc.
As is well known, the delivery rate of a radial fan does not depend on the direction of rotation when the blades are radial. In the known machines of this type, however, the independence of the direction of rotation is paid for with poor fan performance.
It is therefore common to arrange the blades of the fans at an angle to the radius or curved in order to achieve favorable fluidic conditions and thus a high fan efficiency. Fans designed in this way are only suitable, however, for machines whose direction of rotation always remains unchanged.
Similar considerations apply to the diffusers known per se for fans. Here, too, one can achieve favorable flow conditions by appropriate curvature or inclination of the guide vanes, whereby the vane curvature also has to be designed according to the direction of rotation.
There are applications where the direction of rotation should only be changed occasionally, but the best fan properties are also required. Then you will not only choose the aerodynamically favorable impeller blading, but also provide guide vanes.
The invention is based on the object of creating a fan assembly, in particular for Küh treatment of electrical machines, which allows machines whose direction of rotation has to be changed occasionally once through two air streams, for example an outer and an inner air stream under fluidic conditions and to cool equally favorable conditions for both directions of rotation.
When changing the direction of rotation, not only the impeller but also the stator must be turned. It is a further task of the invention to ensure this process or to make it inevitable. According to the invention, the two air flows generate the fan parts of a fan pair in the same way and are designed in such a way that the fan parts can be connected to the machine by axially reversing them by 180 for both directions of rotation.
The invention is explained in more detail using the drawing, for example.
In Fig. 1 a partial section through an electrical machine according to the invention is provided. It means 1 a machine shaft, 2 a runner sitting on it. In the machine housing 4, a stator body 3 is arranged. In this example, the machine is cooled by means of an internal air flow that is recooled from the outside air, but closed off from it. The inside air flow is denoted by 5 in the figures, the outside air flow by 6.
A pair of fans 7 and 8, which are arranged on the machine shaft and are concentrically surrounded by the guide apparatus 9, 10, are used to circulate the coolant flows. The internal fan 8 sucks the air from the interior of the machine and conveys it through the diffuser part 10 through the ducts 11 on the housing perimeter according to the other side of the machine, to then suck it through the machine interior again.
The external air flow 6 enters the machine through the openings 14 of the bearing plate 13 and is sucked in by the external fan 7. After leaving the fan, the outside air flows over the diffuser part 9 through the channels 15 provided on the housing circumference and running parallel to the channels 11, the inside air having the opportunity to give off its heat to the outside air.
The pair of fans consists of two disks 16, 17, which are mounted on a common hub 18 and inclined to the radius ste existing, carry curved blades. 2 shows this pair of fans in a perspective view. Between the spaced-apart disks 16, 17 protrudes a partition wall attached to the machine housing 19, which is arranged in the plane of symmetry between the fans. The partition wall extends close to the fan hub 18 and is concentric around this. The outer air flow 6 is separated from the inner air flow 5 by the partition 19.
According to the invention, between the partition and the fan disks 16, 17, labyrinths 20, 21 are provided for sealing purposes. The fixed partition wall 19 is at the same time the support of the vanes of the diffuser, which are also inclined or curved to the radius. The walls 22, 23 serve to guide the air.
The fan pair is constructed in such a way that all of its parts are arranged symmetrically to a plane which is perpendicular to the machine shaft and which is laid through the center of the partition 19.
The partition 19 carrying the diffuser is surrounded by the two fans in such a way that these parts cannot be separated by measures from only one side, in particular the external fan side. This property is achieved in that, for. B. one half of the fastening screws 32 of the external fan from the outside, the other half from the inside, namely through the disc 17 of the internal fan, can be screwed in and released. The screws 32 serve as common fastening screws for the internal and external fans. You can for example train the screws 32 as head screws ben, as shown in Fig. 4 and from alternately run the corresponding holes in the discs 16, 17 as smooth holes or with threads.
This inevitably means that the pair of fans can only be withdrawn and turned together with the control device enclosed by them and never the pair of fans by itself. Instead of the screws 32, other fastening means can also be used, for example rivets, or the disks 16, 17 can also be welded to the hub 18 or connected in such a way that the detachability of the connection between fan and diffuser is dispensed with. The fans 7, 8 according to the invention can - as shown in the exemplary embodiment - have a common hub.
However, the two fan parts can each receive a special hub. In another embodiment of the invention shown in Fig. 3, the fan pair consists of a be fixed on the machine shaft 1 and easily removable disc 25 with attached to this on both sides, obliquely to the radius or curved th blades 26, <B> 27. The inner air circuit 5 is separated from the outer, 6, by the fan disk 25 and a separating wall 28, 29 that surrounds it concentrically and is fastened to the machine housing.
The easily detachable partition attached to the machine housing is made in two parts, and is preferably divided in the plane of symmetry of the fan. The fan disk 25 is surrounded by the partition wall in a labyrinthine manner for the purpose of sealing off the outside from the inside air circuit. The guide vanes 30 for the outside air flow are fastened to the partition wall part 28, and the guide vanes 31 for the inside air flow are fastened to the part 29.
The partition wall parts 28, 29 are connected to one another by screws 33, which are similarly arranged as the screws 32 in the embodiment of FIG.
Even if the embodiments described above only concern electrical Ma machines in which the closed inside air is circulated and cooled down by a closed outside air flow from the inside of the machine, the idea underlying the invention is by no means limited to this embodiment. It can also be used advantageously in electrical and other machines and devices in which two air streams are generated, regardless of whether they are open or closed air circuits.
With these arrangements, too, a pair of fans that drive the air currents can be designed according to the invention in such a way that a flow-free blade shape is made possible for both directions of rotation.