CZ283074B6 - Plynem chlazený elektrický stroj - Google Patents

Abstract

U plynem chlazených elektrických strojů se statorem (3) a rotorem (6), na kterém je uspořádán axiální ventilátor (9), proudí chladicí plyn při pohledu ve směru po obvodu do čelního prostoru (13) vinutí nerovnoměrně. Při pohledu ve směru proudění chladicího plynu je před axiálním ventilátorem (9) a souose s ním uspořádán prstencový vodicí orgán (1) vzduchu s vodicími plechy (17), který zmenšuje průřez proudění pro chladicí plyn proudicí vodicím orgánem (1) vzduchu v hlavním směru proudění pomocí krytu (23) upraveného na části vnějšího obvodu vodicího orgánu (1) vzduchu, taže chladicí účinek je rovnoměrnější.ŕ

Description

Vynález se týká plynem chlazeného elektrického stroje. Čerstvý plyn se přitom nasává ze spodu, přivádí se do nasávacího prostoru a axiálním ventilátorem se dopravuje do čelního prostoru vinutí statoru, kde se rozděluje do několika dalších proudů pro chlazení statoru a rotoru.

Dosavadní stav techniky

U plynem chlazených turbogenerátorů se chlazení zajišťuje axiálními ventilátory, které jsou obvykle upevněny po obou stranách rotoru na jeho hřídeli a které dodávají potřebné množství chladicího plynu při určité výtlačné výšce, viz firemní tiskovinu - Turbogenerátory pro 18 .. .230 MVA se vzduchovým chlazením WX a WY - tiskovina č. CH-K.W 160887, zejména podélný řez na str. 9.

U známých vzduchových chlazení se vytváří před a za axiálním ventilátorem vtokový kinetický moment ve směru otáčení rotoru. Nabíhání proudu vzduchu k axiálnímu ventilátoru se provádí zpravidla jen z jedné strany, např. zdola od chladičů, uspořádaných pod strojem, a ne, jak by bylo žádoucí, ze všech stran. Tyto obě skutečnosti mají za následek, že v čelním prostoru vinutí jsou po obvodu rozdílné rychlosti vzduchu, čímž je chladicí účinek nerovnoměrný. To opět znamená špatné využití stroje.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je zlepšit u plynem chlazeného elektrického stroje shora uvedeného druhu chlazení a tím využití stroje.

Tento úkol se řeší plynem chlazeným elektrickým strojem se statorem a rotorem, na kterém je uspořádán axiální ventilátor, s čelním prostorem vinutí, do kterého proudí dopravovaný chladicí plyn, kteiý se dělí do několika dílčích proudů pro chlazení statoru a rotoru, s nasávacím prostorem, který je oddělen od celního prostoru vinutí přepážkou čela vinutí, přičemž do nasávacího prostoru proudí čerstvý vzduch od chladičů, a s vnější přepážkou, která odděluje vnější prostor od nasávacího prostoru podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že při pohledu ve směru proudění chladicího plynu je před axiálním ventilátorem a souose s ním uspořádán prstencový vodicí orgán vzduchu, který je upevněn na vnější přepážce a který je opatřen vodícími plechy, rozdělenými po celém jeho obvodu a probíhajícími v radiální rovině, a že na části vnějšího obvodu vodícího orgánu vzduchuje uspořádán kryt, který škrtí průřez proudění chladicího plynu, směrovaného vodicím orgánem vzduchu do hlavního směru proudění.

Přednost vynálezu spočívá zejména vtom, že těmito, relativně jednoduchými konstrukčními opatřeními, která se mohou realizovat jak u koncepce stroje, tak také teprve dodatečně, se zvýší účinnost, rychlost vzduchu v čelním prostoru vinutí a přitom se současně sníží maximální teploty vinutí o cca 15-20 °C.

Přehled obrázků na výkrese

Příklady provedení vynálezu stejně jako jimi dosažené přednosti budou v dalším textu blíže vysvětleny za pomocí výkresů. Na výkresech jsou příklady provedení vynálezu znázorněny schematicky.

- 1 CZ 283074 B6

Na obr. 1 je znázorněn zjednodušený podélný řez koncovou částí vzduchem chlazeného turbogenerátoru.

Na obr. 2 je znázorněn pohled shora na vodicí orgán vzduchu, předřazený axiálnímu ventilátoru, před jeho zabudováním do stroje.

Příklady provedení vynálezu

S výjimkou vodícího orgánu 1 vzduchu odpovídá na obr. 1 znázorněný vzduchem chlazený turbogenerátor tomu stroji, jak je popsán a znázorněn na str. 9 shora uvedené tiskoviny. V krytu 2 je uspořádáno těleso 3 statorových plechů se statorovým vinutím 4. Rotorový hřídel 5 rotoru 6 s rotorovým vinutím 7 je uložen ve stojanech 8 ložiska. Na hřídeli 5 je upevněn axiální ventilátor 9 s lopatkami JO. Několikadílná přepážka 11 čela vinutí odděluje nasávací prostor 12 axiálního ventilátoru 11 od čelního prostoru 13 vinutí. Nasávací prostor 12 je uzavřen směrem ven vnější přepážkou 14.

Chladicí vzduch, dopravovaný axiálním ventilátorem 9, proudí ve směru šipky do čelního prostoru 13 vinutí, tam se rozděluje do různých dílčích proudů pro chlazení rotoru a statoru. Na středním úseku stroje vstupuje ohřátý vzduch do chladičů 15. uspořádaných pod strojem, tam se ochlazuje a za chladiči 15 se vrací zpět k nasávacímu prostoru 12.

Jak z obr. 1 vyplývá, nabíhá proud k axiálnímu ventilátoru 9 v podstatě z jedné strany, totiž ze spodu. Bez vodícího orgánu 1 vzduchu podle vynálezu dochází ke shora uvedeným účinkům, a sice k nerovnoměrnému chlazení čela statorového vinutí 4.

Podle vynálezu je souose s axiálním ventilátorem 9 uspořádán vodicí orgán 1 vzduchu prstencového tvaru, který je upevněn na vnější přepážce 14. Obsahuje vnitřní prstenec 16. na kterém jsou upevněny radiálně směr ven směrované vodicí plechy 17, které přebírají funkci vodicích lopatek pro axiální ventilátor. Tyto vodicí plechy 17 jsou přibližně rovnoměrně rozděleny po obvodu vnitřního prstence 16. Krycí prstenec 18 na straně odvrácené od axiálního ventilátoru 9 zvyšuje stabilitu vodícího orgánu 1 vzduchu. Radiální výška vodicích plechů 17 odpovídá přibližně délce lopatek 10 axiálního ventilátoru 9. V axiálním směru se táhnou prakticky po celé axiální délce L nasávacího prostoru 12 u radiálního vnitřního konce 19 přepážky 11 čela vinutí. Pro upevnění na radiálně vnitřním konci 20 vnější přepážky 14 je na vnitřní straně vnitřního prstence 16 upevněna prstencová příruba 21 s upevňovacími otvory 22 pro přišroubování na vnější přepážku 14. Společně s vodicím orgánem 1 vzduchu je na vnější přepážce 14 pevně přišroubováno hřídelové těsnění 24.

Aby se přítokový průřez od nasávacího prostoru 12 k axiálnímu ventilátoru 9 od chladičů 15, uspořádaných pod strojem, lokálně zmenšil, je v dolní oblasti vodícího orgánu i vzduchu, tedy v oblasti, která leží nejblíže ke chladiči 15, uspořádán částečný kryt 23 vodicích plechů 17. Tento se táhne ve směru po obvodu přes jednu čtvrtinu obvodu vodícího orgánu 1 vzduchu symetricky ke svislé rovině 25 symetrie stroje. Jeho axiální délka činí přibližně polovinu axiální délky vodicích plechů 17 a tím polovinu axiální délky L nasávacího prostoru 12. Kryt přitom začíná na zadní hraně vodicích plechů 17, přivrácené k axiálnímu ventilátoru 9.

Předřazením takto vytvořeného vodícího orgánu vzduchu do cesty proudění chladicího vzduchu bezprostředně před axiální ventilátor 9 se dosáhne toho, že proudění k axiálnímu ventilátoru 9 se zrovnoměmí, to je průtok chladicího vzduchu je po celém obvodu jeho soustavy lopatek konstantní. Tím se zrovnoměmí také chladicí účinek včele vinutí, takže maximální teploty, vyskytující se ve vodičích čela vinutí, se zmenší o cca 15 °C a stroj se může v důsledku toho

-2CZ 283074 B6 lépe využít. Vodící plechy 17, probíhající v radiální rovině, redukují vtokový kinetický moment, což se pozitivně projeví na účinnosti axiálního ventilátoru 9.

Jak ukazuje porovnání obr. 1 s obrázkem na straně 9 v úvodu citované firemní tiskoviny, je mezi stojany 8 ložisek a axiálním ventilátorem 9 axiálně a radiálně k disposici dostatek místa, což dovoluje navržený vodicí orgán vzduchu zabudovat i dodatečně do stávajících strojů, přičemž ovšem jsou zpravidla nutné modifikace hřídelového těsnění 24. Jak pro takovéto případy, tak také pro nové konstrukce je přitom výhodné, vytvořit vodicí orgán 1 vzduchu dvojdílný s dělením ve vodorovné rovině 26 symetrie stroje, jak je znázorněno na obr. 2.

Claims (6)

1. Plynem chlazený elektrický stroj se statorem a rotorem, na kterém je uspořádán axiální ventilátor, s čelním prostorem vinutí, do kterého proudí dopravovaný chladicí plyn a rozděluje se do několika dílčích proudů pro chlazení statoru a rotoru, s nasávacím prostorem, odděleným od čelního prostoru vinutí přepážkou čela vinutí, do kterého proudí čerstvý plyn od chladičů, a svnější přepážkou, která odděluje nasávací prostor od vnějšího prostoru, vyznačující se t í m , že při pohledu ve směru proudění chladicího plynuje před axiálním ventilátorem (9) a souose sním uspořádán prstencový vodicí orgán (1) vzduchu, který je upevněn na vnější přepážce (14) a který je po celém svém obvodu opatřen vodícími plechy (17), probíhajícími v radiální rovině, a že na části vnějšího obvodu vodícího orgánu (1) vzduchu je uspořádán kryt (23), který škrtí proudící průřez pro chladicí plyn, proudící vodicím orgánem (1) vzduchu v hlavním směru proudění.

2. Stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že vodicí orgán (1) vzduchu obsahuje vnitřní prstenec (16) s vodícími plechy (17), probíhajícími v radiální rovině, které jsou axiálně směrovány.

3. Stroj podle nároku 2, vyznačující se tím, že na vnitřní straně vnitřního prstence (16) je uspořádána prstencová příruba (21) pro upevnění vodícího orgánu (1) vzduchu na vnější přepážce (14).

4. Stroj podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že vodicí plechy (17) mají takovou axiální délku, která odpovídá axiální šířce nasávacího prostoru (12) na úrovni axiálního ventilátoru (9).

5. Stroj podle nároku 4, vyznačující se tím, že axiální délka krytu (23) odpovídá axiální šířce nasávacího prostoru (12) na úrovni axiálního ventilátoru (9), přičemž tento kiyt začíná od zadní hrany vodicích plechů (17), přivrácené k axiálnímu ventilátoru (9).

6. Stroj podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že kryt (23) je upraven symetricky ke svislé rovině (25) symetrie stroje a na čtvrtině obvodu vodícího orgánu (1) vzduchu.