DE2259738B2 - Kühleinrichtung für elektrische Generatoren von Unterwasserkraftwerken - Google Patents

Description

Bei Unterwasser-Kraftwerken liegen die elektrischen Generatoren im Innern eines im aligemeinen tropfenförmig ausgebildeten Stahlhohlkörpers, dessen den Generator stirnseitig abdeckender Teil als Haube bezeichnet wird. Die Kühlung der Generatoren erfolgt durch einen erzwungenen Kreislauf eines Kühlmittels im Gehäuse des Generators, z. B. Luft oder auch Wasser, wobei das umlaufende Kühlmittel zur Rückkühlung durch das kalte, außen strömende Triebwasser an der inneren Oberfläche der Haube entlanggeführt wird. Die Haube dient somit als Wärmetauscher zwischen dem erwärmten Kühlmittel und dem äußeren kalten Triebwasser.

Damit eine möglichst intensive Rückkühlung erreicht wird, muß man eine möglichst hohe Wärmeübertragung von dem Kühlmittel auf die Wandung der Haube erreichen. Dazu ist es aus FR-PS 10 22 783 bekannt, die dem Kühlmittel zugewandte Oberfläche der Haube mit Kühlrippen zu versehen. Wegen der gekrümmten Form der Haube ergeben sich aber durch die Länge der Kühlrippen Schwierigkeiten bei deren Befestigung an der Haube.

Weiterhin können, wie aus den AEG-Mitteilungen, 1966, :!. ^ft 1, S. 26, insbesondere Bild 4, bekannt, an der den Generator eines Unterwasser-Kraftwerkes stirnseitig abdeckenden Haube Stahlbolzen als Kühlkörper angebracht werden. Diese einseitig an der Haubenoberfläche befestigten Stahlbolzen sind kurz gegenüber dem Strömungsweg des Kühlmittels. Sie haben aber eine verhältnismäßig geringe kühlende Oberfläche, so daß sie in sehr großer Zahl auf der Haube aufgebracht werden müssen, was die Fertigung derartiger Hauben erschwert.

Für oberflächengekühlte elektrische Maschinen sind ferner aus dem DT-Gbm 19 03 581 auf dem Gehäusemantel angeschweißte Kühlrippen bekannt, die ein L-förmiges Profil haben. Jeweils zwei der Kühlrippen sind, mit ihren Fußteilen einander zugekehrt, mittels einer gemeinsamen Schweißnaht an dem Gehäusemantel befestigt Dadurch wird zwar die zur Aufbringung der Kühtrippen erforderliche Anzahl der Schweißnähte verringert jedoch ist schweißtechnisch kern Vorteil gewonnen, da die Schweißnähte nun zwischen zwei verhältnismäßig eng aneinander stehenden Kuhlrippen angebracht werden müssen, zwischen die das Schweißgerät nur schlecht eingeführt werden kann. Es hat S!ch somit zwar die Anzahl der Schweißnähte verringert aber die Durchführung des Schweißens und somit die Fertigung ist schwieriger geworden.

Der vorliegenden Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung einer mit Kühlkörpern versehenen Haube eines Generators eines Unterwasser-Kraftwerkes zu vereinfachen, ohne daß dabei der gute Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel und der Haube beeinträchtigt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der aus den AEG-Mitteilungen, 1966 Heft 1 S. 26 bekannten Kühleinrichtung für elek irische Generatoren von Unterwasser-Kraftwerken, bei denen das umlaufende Kühlmittel des Generators zur Rückkühlung durch das Triebwasscr an der den Generator stirnseitig abdeckenden Haube entlang strömt, die an der dem Kühlmittel zugewandten Ober flache mi« einseitig befestigten, gegenüber dem Strömungsweg des Kühlmittels kurzen Kühlkörpern verse hen ist Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß als kurze Kühlkörper Kühlrippen verwen det sind, die zu U-förmigen Haken gebogen und mn einem Schenkel an der Haube befestigt sind.

Durch die Verwendung von kurzen Rippen wird der Einfluß der Haubenkrümmung bei der Befestigung der Rippen verringert

Außerdem ist der zu befestigende Rippenschenkel jeweils frei von einer Seite her zugänglich, so daß für das erforderliche Werkzeug genügend Raum zur Verfügung steht und die hintereinander liegenden Rippen in einfachster Weise nacheinander aufgebracht werden können.

Da sich an jeder kurzen Rippe die Grenzschicht gegenüber dem strömenden Kühlmittel wieder neu bildet, bleibt diese verhältnismäßig dünn, so daß man einen guten Wärmeübergang erreicht. Ferner wird durch die Formgebung der kurzen Kühlrippen als U-förmige Haken die Rippenoberfläche vergrößert, ohne daß der Strömungskanal für das Kühlmittel höher gemacht werden muß. Man wünscht aber gerade, den Strömungskanal niedrig zu halten, damit bei vorgegebener Leistung des die Kühlmittelströmung hervorrufenden Gerätes (z. B. Gebläse) eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Kanal und somit ein großer Kühlmitteldurchfluß erreicht werden kann. Der Vorteil der hakenförmigen Kühlrippen liegt also darin, daß damit in einem niedrigen Strömungskanal große Rippenflächen bei kleiner Rippenzahl verwirklicht werden können. Dadurch ist sowohl ein guter Wärmeübergang gewährleistet als auch die Fertigung vereinfacht, weil die Zahl der kurzen Rippen verringert ist. Ein solches leistungsfähiges Rippensystem ist besonders wichtig, wenn unter Überdruck gesetzte Luft als Kühlmittel verwendet wird, weil dies die spezifische Übertragungsleistung wesentlich erhöht.

Es empfiehlt sich, die in Strömungsrichtung hintereinander liegenden Kühlrippen jeweils versetzt anzuordnen, damit ein besonders guter Wärmeübergang erreicht wird. Dieser kann noch dadurch verbessert

werden, daß die Kühlrippen, wie allgemein üblich, aus einem besonders gut wärmeleitenden Material bestehen, z. B. aus Kupfer. Letzteres hat auch noch den Vorteil, daß es sich durch einfache Fertigungsverfahren. z. B. Löten, zur Befestigung an Stahlflächer. eignet S

9m folgenden sei die Erfindung nocn an Hand des in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert F i g. 1 zeigt schematisch, teilweise im Schnitt, die Anordnung und den Aufbau einer Maschinengruppe eines Unterwasser-Kraftwerkes. In Fig.2 ist. senkrecht zur Strömungsrichtung des Kühlmittels geschnitten, ein Teil des Strömungskanals entlang der mit Kühlrippen versehenen Haube dargestellt, und F i g. 3 zeigt den Schnitt Ui-IH in F i g. 2.

Der Generator 1 eines Unterwasser-Kraftwerkes ist zusammen mit der Turbine 2 in einem tropfenförmig ausgebildeten Gehäuse 3 im Triebwasserkanal 4 untergebracht Das Gehäuse 3, das allseitig von Triebwasser umflossen ist, wird durch Stützen 5 in seiner Lage gehalten.

Zur Kühlung des Generators 1 wird als Kühlmittel Luft verwendet, die innerhalb des Gehäuses 3 in einem Kühlmittelkreislauf umläuft, der durch das Gebläse 6 zwangläufig hervorgerufen wird. Das Gebläse 6 ist in der Längsachse des Gehäuses 3 in der Nähe der den Generator 1 stirnseitig abdeckenden Haube 7, die einen Teil des Gehäuses 3 bildet untergebracht Das Kühlmittel wird vom Gebläse 6 durch den zur Wartung des Generators 1 vorgesehenen Raum 8 zum Polrad 9 des Generators 1 getrieben, wie dies durch den Pfeil 10 angedeutet ist. Es wird nun durch den Nabenstern des Polrades 9 hindurchgeführt (s. Pfeil 11) und umgelenkt, streicht dann zwischen den Polen des Polrades 9 hindurch und kühlt damit die Erregerwicklung des Generators 1 sowie die Wickelköpfe der Ständerwicklung. Danach wird das Kühlmittel gemäß Pfeil 12 in einen zwischen der Innenverschalung 13 des Gehäuses 3 und der Haube 7 gebildeten Strömungskanal 14 geleitet

Das in dem Strömungskanal 14 eng an der Innenwandung der vom Triebwasser umflossenen und dadurch gekühlten Haube 7 entlangströmende Kühlmittel gibt hierbei die aus den aktiven Teilen des Generators 1 aufgenommene Wärme an die Haube 7, deren dem Kühlmittel zugewandte Oberfläche IS durch Kühlrippen 16 vergrößert ist, ab. Die Haube 7 dient somit als Wärmetauscher zwischen dem erwärmten Kühlmittel und dem als Rückkühlungsmittel verwendeten kalten Triebwasser.

Die einzelnen Kühlrippen 16 bestehen aus hakenförmig, mit unterschiedlicher Schenkellänge gebogenen Blechen, z. B. aus Kupfer, deren längerer Schenkel 17 an der Haube 7 befestigt ist Die Länge der Kühlrippen 16 ist kurz gegenüber dem Strömungsweg des Kühlmittels, und die Kühlrippen 16 liegen parallel zur Strömungsrichtung. Dabei sind hintereinanderliegende Kühlrippen 16 jeweils versetzt angeordnet, damit ein möglichst guter Wärmeübergang erzielt wird. Da durch die Hakenform der Kühlrippen 16 die Oberfläche jeder einzelnen Kühlrippe 16 wesentlich vergrößert ist, ohne daß die Höhe des Strömungskanals 14 groß gewählt werden muß. erhält man eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels und somit einen guten Wärmeübergang auf die Haube 7. Die Zahl der Kühlrippen 16 wird im Hinblick auf einen guten Wärmeübergang so klein wie möglich gehalten, wodurch sich die Fertigung der Haube 7 vereinfacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kühleinrichtung für elektrische Generatoren von Unterwasser-Kraftwerken, bei denen das umlaufende Kühlmittel des Generators zur Rückkühlung durch das Triebwasser an der den Generator stirnseitig abdeckenden Haube entlangströmt, die an der dem Kühlmittel zugewandten Oberfläche mit einseitig befestigten, gegenüber dem Strömungsweg des Kühlmittels kurzen Kühlkörpern versehen ist dadurch gekennzeichnet, daß als kurze Kühlkörper Kühlrippen (16) verwendet sind, die zu U-förmigen Haken gebogen und mit einem Schenkel an der Haube (7) befestigt sind.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne», daß die Kühlrippen (16) parallel zur Ströinungsrichtung des Kühlmittels angeordnet sind.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Kühlrippen (16) jeweils versetzt angeordnet sind.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (16) aus zu U-för- 2s migen Haken mit unterschiedlicher Schenkellänge gebogenen Blechen bestehen, deren längerer Schenkel (17) an der Haube (7) befestigt ist.