DE1058619B

DE1058619B - Kuehleinrichtung fuer gasgekuehlte elektrische Generatoren mit zwei Gruppen von Kuehlmittelstroemen

Info

Publication number: DE1058619B
Application number: DEA25921A
Authority: DE
Inventors: William Lyle Ringland
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1955-11-14
Filing date: 1956-10-27
Publication date: 1959-06-04
Also published as: US2862121A

Description

Kühleinrichtung für gasgekühlte elektrische Generatoren mit zwei Gruppen von Kühlmittelströmen Gegenstand der Erfindung ist ein in einem Gehäuse eingeschlossener gasgekühlter elektrischer Generator, der einen im Abstand von der äußeren Gehäusewandung angeordneten Ständer mit am Umfang des Ständereisens angeordneten Kühlmittelkanälen aufweist, die sich von einem bis zum anderen Ende des Ständergehäuses erstrecken, wobei außerdem radiale Schlitze im Ständereisen für das Kühlmittel, welche den Luftspalt der Maschine mit den Kühlmittelkanälen am Maschinenrücken verbinden, und an jedem Ende der Maschine innerhalb des Gehäuses ein Kühler und ein Ventilator angeordnet sind.
Zweck der Erfindung ist es, die Kühleinrichtung eines gasgekühlten elektrischen Generators so auszubilden, daß jeder der beiden Kühler zusammen mit dem ihm jeweils zugeordneten Ventilator zur Kühlung der gesamten Maschine beiträgt.
Es sind Generatoren bekannt, deren Kühlkreislauf aus zwei getrennten Strömen besteht, die jeweils nach dem Durchgang durch einen stirnseitig angeordneten Kühler die Maschine in Längsrichtung durchfließen und sich an der gegenüberliegenden Stirnseite mit dem anderen Strom vereinigen. Fällt jedoch bei dieser Anordnung infolge einer Betriebsstörung ein Kühler aus, muß der Kühlgasstrom zweimal die gesamte Länge der Maschine durchströmen, bevor er erneut gekühlt wird.
Andere bekannte gasgekühlte elektrische Generatoren weisen an beiden Enden der Maschine jeweils einen Ventilator und einen Kühler auf. Das von den Ventilatoren beschleunigte Kühlgas wird in den Luftspalt zwischen Ständer und Läufer hineingedrückt, tritt durch Kanäle in den Ständer ein und kehrt von hier aus zu den Ventilatoren zurück, die das Gas erneut beschleunigen. Da bei dieser Anordnung beide Ventilatoren etwa gleich stark sind, kehrt das Kühlgas jeweils zu dein Ende der Maschine zurück, von dem aus es in den Luftspalt gedrückt worden ist. Beim Ausfall eines Kühlers wird daher nur eine Hälfte des Generators gekühlt, während sich die andere Hälfte überhitzt.
Es ist ferner bekannt, gasgekühlte elektrische Generatoren mit zwei getrennten, in sich geschlossenen Kreisläufen von Kühlgas auszustatten, in denen jeweils zwei Kühler angeordnet sind. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch keine Möglichkeit dafür vorgesehen, das Kühlgas der beiden Kreisläufe miteinander zu vermischen, so daß im Falle, daß beide Kühler eines Kreislaufes ausfallen, die Maschine nicht mehr ausreichend gekühlt wird. Außerdem ist es erforderlich, insgesamt vier Kühler einzubauen.
Diese Nachteile der bekannten Anordnungen werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß am Umfang des Ständereisens zwei Gruppen von axial verlaufenden, über die gesamte Länge des Ständereisens reichenden Kühlmittelkanälen angeordnet sind, in welche das Kühlgas von den Ventilatoren durch den Luftspalt und durch radiale Kühlschlitze im Ständereisen gedrückt wird, wobei die erste Gruppe der Kühlmittelkanäle über Rückleitungen mit dem an dem einen Ende der Maschine angeordneten Kühler und Ventilator in Verbindung steht, während die zweite Gruppe der Kühlmittelkanäle über andere Rückleitungen mit dem an dem anderen Ende der Maschine angeordneten Kühler und Ventilator in Verbindung steht, so daß jeweils die Hälfte der von einem Ventilator umgewälzten Kühlgasmenge zu demselben Ventilator zurückgeleitet wird, während die andere Hälfte in den dem anderen Ventilator zugeordneten Kreislauf eintritt. Nach einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühlmittelkanäle aus Trennwänden bzw. Strebewänden bestehen, die sich von der äußeren Gehäusewandung der Maschine in Richtung auf das Ständereisen erstrecken. Die die Kühlmittelkanäle begrenzenden wandungsteile verlaufen axial und radial zur Maschinenachse. Die Anordnung ist ferner in der Weise getroffen, daß das Zirku#lationssystem besonders schräg angeordnete Trennplatten aufweist, welche bei der einen Gruppe von Kühlmittelkanälen an dem einen und bei der anderen Gruppe von Kühlmittelkanälen an dem anderen Ende derselben vorgesehen sind, um das eine Ende der Kühlmittelkanäle abzuschließen, während das andere Ende die Durchführung des Kühlmittels gestattet.

Der Innenmantel 35 ist mit dem Außenmantel 11 Tiber die Trennwände 45 und Strebewände 46 z. B. durch Schweißeng fest verbunden. Die Trennwände 45 und Strebewände 46 sind am Außenumfang des Ständereisens 31 angeordnet. Die Klammern 47, die sowohl an den Trennwänden 45 als auch am Ständereisen 31 angreifen und mit Bolzen 48 versehen sind, ermöglichen die axiale Einstellung und Befestigung des Ständereisens 31 im Innenmantel 35.
Das Kühlgas strömt nach dein Durchtritt durch die Kühlschlitze 34 in die Kühlmittelkanäle 49, die rings um den Umfang des Ständers verlaufen und in axialer Richtung in der ganzen Länge des Ständereisens nebeneinanderliegen. Die Kühlmittelkanäle werden durch Trennwände 50 und Öffnungen 51 gebildet und liegen zwischen dem Außenmantel 11 und dem Innenmantel 35: Die Trennwände können zur Achse des Ständers schräggestellt sein, vorzugsweise verlaufen sie jedoch genau in axialer Richtung, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.
Die Öffnungen 51 sind in den Trennwänden 45 wie auch in den Strebewänden 46 angeordnet, so daß das Kühlgas in Axialrichtung des Generators durch die Kühlmittelkanäle 49 fließen kann. Die genannten Öffnungen sind so groß, daß dem Gas nur ein minimaler Strömungswiderstand entgegenwirkt.
An den Stirnseiten des Generators wird das Kühlgas, das aus den Rückleitungen 55 kommt, durch die Kühler 65 in die Einlaßkammern 75 geleitet, von wo aus es erneut durch den Ventilator 38 in den Luftspalt 33 gedrückt wird.
Die Kühler 65 bestehen aus untereinander verbundenen Röhren 66, die in einem Gehäuse 71, welches von den Platten 67, 68, 69 und 70 gebildet wird, angeordnet sind. Die Röhren 66 sind an eine nicht gezeigte Kühlmittelquelle angeschlossen. In den Platten 67 und 68 sind Öffnungen 72 und 73 angebracht, durch die das Kühlgas in den Kühler ein-bzw. aus ihm austritt.
Zwischen den Stirnwänden der Maschine und den inneren Wandungen des Gehäuses 10 befinden sich die Rückleitungen 55. Die Innenwandungen 74 des Gehäuses bestehen aus zylindrischen Wandungsteilen 56 und 58 sowie radialen Wandungsteilen 57 und 59. Die radialen Wandungsteile 59 sind mit dein kappenförmigen Deckel 14, der den Erreger einschließt, verbunden. Die Innenwandung 74 ist ebenfalls mit den Endplatten 45 und außerdem mit dem Gehäuse 71 verbunden, z. B. durch Verschweißung. Auf diese Weise stehen die Rückleitungen mit den Öffnungen 51 in den Endplatten und mit den Öffnungen 72 im Gehäuse 71 in Verbindung.
Die Einlaßkammern 75 werden von der Innenwand der Wandungsteile 74, den zylindrischen Wandungsteilen 76 und den radialen Wandungsteilen 77 begrenzt.
Die Kühlmittelkanäle sind gruppenweise gegenüber den Rückleitungen 55 jeweils an einem Ende der Maschine durch Trendplatten 80 abgeschlossen, die in den Kühlmittelkanälen 49 in einer bestimmten Winkelstellung am Ende derselben angebracht sind. Die Trennplatten 80 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel so dargestellt, daß bei nebeneinanderliegenden Kühlmittelkanälen die Trennplatten jeweils abwechselnd das entgegengesetzte Ende verschließen. Somit ergeben sich zwei Gruppen von Kühlmittelkanälen, von denen die eine Gruppe die Hälfte des Kühlgases zu dem einen Ende der Maschine leitet, während durch die andere Gruppe der Rest des Gases zum anderen Ende der Maschine strömt.
Anstatt die Trennplatten 80 abwechselnd an den Enden der Kanäle 49 anzubringen, können auch andere Kombinationen benutzt werden, wobei wiederum stets eine erste Gruppe von Kanälen das Kühlgas an das eine Ende und eine zweite Gruppe von Kanälen das Kiihlgas an das andere Ende der Maschine weiterleitet.
Um den Strömungswiderstand auf ein Mindestmaß zu reduzieren, sind die Öffnungen 85 vorgesehen, welche es ermöglichen, daß das Kühlgas, das durch einen der Kühlinittelkanäle strömt, über die äußere Oberfläche der Trennplatten 80 hinweggleiten und durch die gleichmäßig verteilten Öffnungen in den Endplatten hindurchfließen kann. Durch diese Anordnung wird die Fläche der Endplatte, die für die Allordnung von Öffnungen zur Verfügung stellt, wesentlich vergrößert, so daß der Strömungswiderstand des Kühlgases beim übergang von den Kühlmittelkanä.len 49 zu den Rückleitungen 55 auf ein Minimum reduziert wird.
Beim Betrieb der Kühleinrichtung drücken die Ventilatoren 38 das Kühlgas in den Luftspalt 33. Das Kühlgas fließt von hier aus durch die Schlitze 34 des Ständereisens und die Öffnungen 36 des Innenmantels des Gehäuses in die in axialer Richtung verlaufenden Kühlmittelkanäle. Da die Trennplatten 80 die Kühlmittelkanäle abwechselnd an entgegengesetzten Enden abschließen und hierdurch eine erste und eine zweite Gruppe von Kühlmittelkanälen bilden, kann das Kühlgas in nebeneinanderliegenden Kühlmittelkanälen nur zu den Rückleitungen 55 abfließen, die an dem der Trennplatte entgegengesetzten Ende der Maschine liegen. Das Gas fließt dann im Gehäuse 71 durch den Kühler 65, wo ihm Wärme entzogen wird. Von dem Kühler 65 fließt das Gas in die Eindaßkammer 75 und kehrt zum Ventilator 38 zurück, von wo aus es wieder in Umlauf versetzt wird. Bei seinem Weg von den Kühlmittelkanälen 49 zu den Rückleitungen 55 kann das Gas durch Öffnungen 51 fließen, welche axial mit den offenen Enden der Kühlmittelkanäle fluchten, oder es kann durch die Öffnungen 85 über die Trennplatten 80 durch die Öffnungen 51 hindurchfließen, die axial mit den geschlossenen Enden der Kanäle fluchten.
Bei der beschriebenen Anordnung trägt jeder Kühler am Ende der Maschine zur Kühlung der gesamten Maschine und nicht nur der einen Maschinenhälfte bei. Aus diesem Grunde kann der Betrieb der Maschinen auch fortgelassen werden, wenn einer der beiden Kühler außer Betrieb ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. In einem Gehäuse eingeschlossener, gasgekühlter elektrischer Generator, der einen im Abstand von der äußeren Gehäusewandung angeordneten Ständer mit am Umfang des Ständereisens angeordneten Kühlmittelkanälen aufweist, die sich von einem bis zum anderen Ende des Ständereisens erstrecken, wobei außerdem radiale Schlitze im Ständereisen für das Kühlmittel angeordnet sind, welche den Luftspalt der Maschine mit den Kühlmittelkanälen am Maschinenrücken verbinden und an jedem Ende der Maschine innerhalb des Gehäuses ein Kühler und ein Ventilator angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Ständereisens zwei Gruppen von axial verlaufenden, über die gesamte Länge des Ständereisens reichenden Kühlmittelkanälen (49) angeordnet sind, in welche das Kühlgas von den Ventilatoren (38) durch den Luftspalt (33) und durch radiale Kühlschlitze im Ständereisen (34) gedrückt wird, wobei die erste Gruppe der Kühlmittelkanä.le (49) über Rückleitungen (55) mit dem an dem einen Ende der Maschine angeordneten Kühler und Ventilator in Verbindung steht, während die zweite Gruppe der Kühlmittelkanäle (49) über andere Rückleitungen (55) mit dem an dem anderen Ende der Maschine angeordneten Kühler und Ventilator in Verbindung steht, so daß jeweils die Hälfte der von einem Ventilator umgewälzten Kühlgasmenge zu demselben Ventilator zurückgeleitet wird, während die andere Hälfte in den dem anderen Ventilator zugeordneten Kreislauf eintritt.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle (49) aus Trennwänden bzw. Strebewänden bestehen, die sich von der äußeren Gehäusewandung der Maschine in Richtung auf das Ständereisen erstrecken.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kühlmittelkanäle (49) begrenzenden Wandungsteile axial und radial zur Maschinenachse verlaufen.
4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkulationssystem besondere schräg angeordnete Trennplatten (80) aufweist, welche bei der einen Gruppe von Kühlmittelkanälen an dem einen und bei der anderen Gruppe von Kühlmittelkanälen an dem anderen Ende derselben vorgesehen sind, um das eine Ende der Kühlmittelkanäle abzuschließen, während das andere Ende die Durchführung des Kühlmittels gestattet. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 194 976, 296 131; USA.-Patentschriften Nr. 2 451219, 2 650 313.