DE619520C - Device for cooling the runner of electrical machines by re-cooled fluids - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

■ BIbiloihssk
2 5 ΝΟΥ, 1935■ BIbiloihssk
2 5 ΝΟΥ, 1935

AUSGEGEBEN AM
2. OKTOBER 1935ISSUED ON
OCTOBER 2, 1935

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M619520 KLASSE 21 d V GRUPPE 56 oi M 619520 CLASS 21 d V GROUP 56 oi

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Februar 1934 abPatented in the German Empire on February 7, 1934

Die Flüssigkeitskühlung für den umlaufenden Teil elektrischer Maschinen hat trotz des Vorzuges einer günstigen Wärmeabfuhr im Vergleich zur Luftkühlung bisher in der Praxis noch keinen Eingang gefunden. Die Ursache hierfür bildet die technische Schwierigkeit, welche in. der Überleitung des flüssigen Kühlmittels aus dem feststehenden Behälter oder Rückkühler in die Kanäle des umlaufenden Maschinenteiles mit sich bringt, und welche vor allem in der Herstellung einer einwandfreien Dichtung an den Laufstellen zu erblicken ist. Es ist bekannt, daß man deshalb die Läuferwelle hohl ausgeführt hat, um von ihrer zentralen Bohrung aus die Flüssigkeit zu verteilen. Diese Lösung befriedigte jedoch nicht, weil durch die Querdurchbohrung der Welle unerwünschte Materialschwächen eintraten.The liquid cooling for the rotating part of electrical machines has despite the The advantage of a favorable heat dissipation compared to air cooling has not yet been implemented in practice. the The reason for this is the technical difficulty in the transfer of the liquid Coolant from the fixed container or dry cooler into the channels of the circulating Machine part brings with it, and which especially in the production of a perfect seal at the running points can be seen. It is known that the rotor shaft is therefore made hollow has to distribute the liquid from its central bore. This solution was satisfactory but not because of the undesired material weaknesses due to the transverse drilling of the shaft entered.

Um eine Flüssigkeitskühlung des Läufers unter Vermeidung von Dichtungen zu ermöglichen, ist vorgeschlagen worden, den Läufer der Maschine zu einem Hohlkörper auszubilden und die Kühlflüssigkeit durch seitlich hineinragende feststehende Rohre zu- und abzuleiten. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß durch das Herausspritzen der in dem Hohlraum des Läufers befindlichen Kühlflüssigkeit eine Gefahr des Feuchtwerdens der Maschine besteht.To enable liquid cooling of the rotor while avoiding seals, it has been proposed to form the rotor of the machine into a hollow body and to supply and discharge the cooling liquid through laterally protruding fixed pipes. However, this arrangement has the disadvantage that by splashing out in the cavity of the rotor Coolant there is a risk of the machine becoming damp.

Ferner ist bekanntgeworden, eine leicht verdampfbare Flüssigkeit in geeigneter Weise auf die zu kühlenden Teile des Läufers zu spritzen. Auch bei dieser Anordnung besteht die Gefahr, daß die Eisenteile und die Wicklungen von dem Kühlmittel angegriffen werden. It has also become known to be an easily vaporizable liquid in a suitable manner spray onto the parts of the runner to be cooled. This arrangement also exists the risk that the iron parts and the windings are attacked by the coolant.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der Rückkühler für die Kühlflüssigkeit des Läufers mit diesem umlaufend angeordnet wird. Damit die Überleitung zwischen dem drehenden Rückkühler und dem Kühlkanalsystem des Läuferkernes keine Behinderung durch die Lagerstützen erfährt, ist ferner der Rückkühler zwischen dem Stirnende des wirksamen Läufereisens und dem Lager dieser Seite untergebracht. These disadvantages are avoided according to the invention in that the recooler for the Cooling liquid of the rotor is arranged circumferentially with this. So that Transfer between the rotating dry cooler and the cooling duct system of the rotor core experiences no obstruction by the bearing supports, is also the recooler between the front end of the effective rotor and the camp on this side.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Einheitlich bedeutet α den aktiven Teil des Läufers, c seine Welle mit den beiden Stützlagern ^₁ bzw. do, b den Ständerblechkörper und f die Fundamentplatte der elektrischen Maschine. Der Rückkühler g ist hier der. Einfachheit halber als Rippenrohrgebilde angedeutet und kann natürlich jede Bauart erhalten, die in Rücksicht auf seine Rotation geeignet ist.Several exemplary embodiments are illustrated in the drawing. Α uniformly the active part of the rotor means, c its shaft with the two support bearings ^ ₁ and do, b the stator sheet metal body and f is the foundation plate of the electrical machine. The dry cooler g is the one here. For the sake of simplicity, indicated as a finned tube structure and can of course have any design that is suitable with regard to its rotation.

Abb. ι zeigt den mit der Welle c umlaufenden Kühlerg an der rechten StirnseiteFig. Ι shows the radiator rotating with the shaft c on the right front side

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. Walter Volkers in Berlin-Wilmersdorf.Dr.-Ing. Walter Volkers in Berlin-Wilmersdorf.

zwischen ihr und dem Lagerbock d₂. Die Ableitungsrohre m, welche zweckmäßigerweise zugleich als Leiter des Läufers dienen mögen, führen unmittelbar zu den der Erwärmung ausgesetzten Teilen im Läufereisen, während die Rückleitungskanäle k in diesem Fall an der Welle liegen, wo die Kühlflüssigkeit keine . merkliche Wärme mehr aufzunehmen hat. Ist indessen der Temperaturanstieg der Flüssigkeit über die Länge des Läufers in solchen Grenzen geblieben, daß auch noch weitere Läuferteile von ihr gekühlt werden können, so steht nichts im Wege, auch die Rückleitungsrohre k mit zur Kühlung heranzuziehen und sie dort zu verlegen, wo die Flüssigkeit weitere Wärmemengen aufnimmt, ehe sie in den Kühler zurückfließt.between her and the bearing block d ₂ . The discharge pipes m, which may expediently serve as conductors of the rotor at the same time, lead directly to the parts in the rotor iron exposed to the heating, while the return ducts k in this case are on the shaft where there is no cooling liquid. has to absorb more noticeable heat. If, however, the temperature rise of the liquid over the length of the rotor has remained within such limits that other rotor parts can also be cooled by it, nothing stands in the way of using the return pipes k for cooling and laying them where the liquid is absorbs further amounts of heat before it flows back into the cooler.

Die Förderung der Kühlflüssigkeit, welche z. B. Öl sein kann, ist gemäß Abb. ι durch Pumpen p bewerkstelligt. Sie sind mit ihren Gehäusen und ihren Antriebsmotoren auf dem Läufer befestigt, damit die Zuleitungen und Dichtungen möglichst einfach hergestellt werden können. Da die Pumpen im allgemeinen nur arbeiten brauchen, wenn die zu kühlende . Maschine umläuft, ist es zweckmäßig, sie selbsttätig mit dem Beginn der Maschinendrehung einzuschalten.The promotion of the cooling liquid, which z. B. oil, is accomplished according to Fig. Ι by pumps p. They are attached to the rotor with their housings and their drive motors so that the supply lines and seals can be produced as simply as possible. Since the pumps generally only need to work when the one to be cooled. When the machine rotates, it is advisable to switch it on automatically when the machine starts to rotate.

Die Rückkühlung der erwärmten Kühl-So flüssigkeit im umlaufenden Rückkühlerg· kann in mannigfacher Weise geschehen. Für - diesen Zweck ist die Anbringung eines feststehenden Kühlkörpers h zu empfehlen, der die Umlaufbahn des Kühlers g umschließt. S5 Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. ι ist angenommen, daß ein Kaltluftstrom von einer Öffnung der Fundamentplatte her nach oben unmittelbar gegen den Kühler geblasen wird. Indessen läßt sich auch eine Flüssigkeits- [o beaufschlagung als sekundäres Kühlmittel anwenden, wie etwa der Abb. 3 zu entnehmen ist. Dort ist der Kühler g₂ zwischen-zwei mitlaufenden Trennwänden t abgeteilt und in diesem so gebildeten Raum eine Sprühvorrichtung s eingefügt, welche gegebenenfalls als Ring ausgebildet sein kann.The recooling of the heated coolant in the circulating recooler can take place in a variety of ways. For this purpose, it is recommended to attach a fixed heat sink h , which encloses the orbit of the cooler g. S5 In the embodiment according to Fig. Ι it is assumed that a stream of cold air is blown upwards from an opening in the foundation plate directly against the radiator. However, can also be a liquid [o applying to apply as a secondary coolant, such as the Fig. Refer. 3 There the cooler g _{2 is divided} between two moving partition walls t and a spray device s is inserted in this space formed in this way, which spray device can optionally be designed as a ring.

Eine weitere günstige Gestaltung des Erfindungsgedankens ergibt sich, wenn, jede Stirnseite des Läufers einen Rückkühler erhält. Abb. 2 zeigt diese Ausführungsform mit beiderseitigen Kühlern ^₁ und g₂. Hierbei wird also die auf einer Axiallänge in dem Rohr q erwärmte Flüssigkeit an jeder Stirnseite zunächst gekühlt, ehe sie erneut durch den Läufer strömt, kann also auf ihrem Rückweg vollwertig zur Kühlung dienen. Daraus ergibt sich, daß der wirksame Läuferkörper keine für die Kühlung ausscheidenden Rohre aufzunehmen braucht.
ο Bei Maschinen mit stehender Welle können besondere Förderpumpen ρ entbehrlich werden, wenn man den Umlauf des flüssigen Kühlmittels im Läufer über seinen mitlaufenden Rückkühler (Abb. 4) durch Temperaturgefälle bewirkt. Auch wenn hierbei sowohl das Zuleitungs- als auch das Ableitungsrohr des Kühlers zur Kühlung benutzt wird, läßt sich das Förderprinzip mit Hilfe eines Temperaturgefälles anwenden, sofern die Ableitungsrohre in ihrem Querschnitt oder in ihrer Anzahl größer gewählt sind als die der Zuleitungsrohre, oder wenn letztere an Stellen liegen, die einer stärkeren Erwärmung ausgesetzt sind.Another favorable design of the inventive concept results when each end face of the rotor is provided with a dry cooler. Fig. 2 shows this embodiment with coolers on both sides ^ ₁ and g ₂ . In this case, the liquid heated over an axial length in the tube q is initially cooled on each end face before it flows through the rotor again, and can therefore be used fully for cooling on its way back. It follows from this that the effective rotor body does not need to accommodate any pipes which have to be separated out for cooling.
ο For machines with a stationary shaft, special feed pumps ρ can be dispensed with if the circulation of the liquid coolant in the rotor is caused by a temperature gradient through its accompanying dry cooler (Fig. 4). Even if both the supply pipe and the discharge pipe of the cooler are used for cooling, the conveying principle can be applied with the help of a temperature gradient, provided that the cross-section or number of the discharge pipes is greater than that of the supply pipes, or if the latter is on Places that are exposed to greater heating.

Zufolge der Umdrehung des Kühlers kann man einzelne geeignete Bestandteile davon, z. B. seine Kühlrippen, so gestalten, daß sie als Förderorgan des sekundären Kühlmittels für den Kühler dienen, z. B. als Luftbeweger.As a result of the rotation of the cooler, individual suitable components of it can be z. B. design its cooling fins so that they act as a conveyor of the secondary coolant serve for the cooler, e.g. B. as an air mover.

Claims (9)

80 Patentansprüche:80 claims: 1. Einrichtung zur Kühlung des Läufers elektrischer Maschinen durch rückgekühlte Flüssigkeiten, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Rückkühler (g) für das flüssige Kühlmittel des Läufers mit diesem umläuft.1. Device for cooling the rotor of electrical machines by recooled liquids, characterized in that the recooler (g) for the liquid coolant of the rotor circulates with the latter. 2. Einrichtung nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkühler (g) zwischen dem Stirnende des Läufereisens (α) und dem Lager (d) der einen Maschinenseite auf dem Läufer angeordnet ist.2. Device according to claim x, characterized in that the recooler (g) is arranged between the front end of the rotor iron (α) and the bearing (d) of one side of the machine on the rotor. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der beiden Stirnenden des Läufereisens ein Rückkühler (g_t, g₂) auf dem Läufer angeordnet ist (Abb. 2).3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that a dry cooler (g _t , g ₂ ) is arranged on the rotor at each of the two front ends of the rotor (Fig. 2). 4. Einrichtung nach den Ansprüchen r 10c bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Rückkühler von einem feststehenden Kühlgürtel (/;) umgeben sind.4. Device according to claims r 10c to 3, characterized in that the circulating dry cooler from a fixed Cooling belts (/;) are surrounded. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende »°5 Rückkühler (g) vom Kühlmittel des umgebenden Kühlgürtels (/() unmittelbar beaufschlagt ist, beispielsweise durch einen.· innerhalb dieses Gürtels gegen den umlaufenden Rückkühler geleiteten Luft- oder Flüssigkeitsstrom.5. Device according to claim 4, characterized in that the circulating »° 5 recooler (g) is acted upon directly by the coolant of the surrounding cooling belt (/ (), for example by an air or liquid flow directed against the circulating recooler within this belt . 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitungsrohre (fr) zum umlaufenden Rückkühler (g-j und die Ableitungsrohre (m) vom Rückkühler durch den Läuferkörper geleitet sind und zur Kühlung mit· herangezogen werden, indem die Rohre durch wärmeabgebende Teile des Läufers geführt werden.6. Device according to claim 1, characterized in that the return pipes (fr) to the circulating dry cooler (gj and the discharge pipes (m) from the dry cooler are passed through the rotor body and are also used for cooling by passing the tubes through heat-emitting parts of the rotor be guided. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, bei Anwendung auf Läufer mit stehender7. Device according to claim 1, when applied to runners with standing Welle, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlauf des flüssigen Kühlmittels im Läufer über seinen mitlaufenden Rückkühler entweder durch Temperaturgefälle bewirkt oder durch Pumpen (p) vorgenommen wird, deren Gehäuse mit dem Läufer umlaufen.Shaft, characterized in that the circulation of the liquid coolant in the rotor via its accompanying dry cooler is effected either by temperature gradient or by pumps (p) , the housing of which circulates with the rotor. 8. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (p)' mit Beginn des Läuferumlaufes selbsttätig einschalten.8. Device according to claim 9, characterized in that the pumps (p) ' switch on automatically at the beginning of the rotor rotation. 9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bestandteile des umlaufenden Rückkühlers, insbesondere seine Kühlrippen als Luftbeweger ausgebildet sind.9. Device according to claim 1, characterized in that components of the circulating dry cooler, in particular its cooling fins, are designed as air movers. Hierzu ι Blatt ZeichnungenFor this purpose ι sheet of drawings