DE647316C - Einrichtung an elektrischen Maschinen zur Sicherung der Lager gegen unzulaessige Erwaermung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Maschinen, die im Läufer einer höheren Erwärmung ausgesetzt sind, beispielsweise mit einer hitzebeständigen Wicklung versehen S sind, so daß die Läufertemperatur verhältnismäßig hohe Werte erreicht, beispielsweise 200 bis 250° C.

In derartigen Fällen entstehen nun erhebliche Schwierigkeiten dadurch, daß die Lager den auftretenden Temperaturen der Maschine nicht mehr ohne weiteres gewachsen sind, weil von dem Läufer der Maschine die Lager infolge Wärmeleitung stark erwärmt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäß werden die einer stärkeren Erwärmung unterworfenen aktiven Läuferteile durch in Flansche o. dgl. endigende Wärmebrücken aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Aluminium, mit dem die Wärme an die Außenluft abgebenden Maschinengehäuse verbunden, das sich mit Flanschteilen über eine größere Länge unter Belassung eines Luftspaltes an die Flanschteile /des Läufers anschmiegt. Das Maschinengehäuse wird am besten mit Kühlrippen o. dgl. versehen; man erhält dadurch den Vorteil, daß ein erheblicher Teil der Verlustwärme des Läufers über die Wärmebrücken in das Maschinengehäuse unter Umgehung der Lager an die Außenluft abgegeben wird.

Dadurch wird die Betriebssicherheit und Lebensdauer der Maschinenlager wesentlich erhöht.

Eine weitere Verbesserung derartiger Maschinen besteht darin, daß außerdem die Welle der Maschine im Bereiche der Lager in zusätzlicher Weise durch ein Kühlmittel gekühlt wird. Diese zusätzliche Wellenkühlung kann in der Weise erfolgen, daß ein flüssiges Kühlmittel durch die Welle an der Lagerstelle hindurchgeführt wird. Weiter ist eine zusätzliche Wellenkühlung in der Weise möglich, daß an der Welle selbst Wärmeaustauschelemente vorgesehen werden, mit denen ein Kühlmittelstrom oder eine Kühlflüssigkeit in Berührung gebracht wird.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. .

In der Fig. 1 bedeutet 1 das Ständergehäuse der Maschine, 2 das Ständerblechpaket, das mit der hitzebeständig isolierten Wicklung 3 versehen ist. Der Läufer 4 ist als Kurzschlußläufer ausgebildet, dessen Wicklung 5 entweder blank oder unter Zwischenschaltung einer hitzebeständigen Isolierung in den Läufernuten liegt. Das Läufereisenpaket 6 sitzt auf einem Tragring 7, der durch schmale, ringförmige Wandteile 8 mit der Welle 9 der Maschine verbunden ist, die einerseits mit dem Tragkörper 7, andererseits

. *) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Karl Waimann und Siegfried Voll in Nürnberg.

mit der Welle 9 verschweißt sind. Die Welle 9 ist in den beiden Maschinenlagern 10 und 11 gelagert, welche als Rollenlager ausgebildet sind.

Erfindungsgemäß sind, um eine stärker^ Erwärmung der Lager zu vermeiden, welch' den Betrieb gefährden könnte, Wärmebrückefi vorgesehen, welche das Läufereisenpaket 6 mit dem Gehäusemantel 1 der Maschine verbinden, von dem die Verlustwärme der Maschine an die Außenluft abgegeben wird. Diese Wärmebrücken werden einerseits durch die Flanschringe 13 gebildet, welche an der Stirnseite des Läufereisenpaketes angesetzt sind, andererseits durch die Flanschen 14, die mit dem Gehäuse der Maschine bzw. den Stirndeckeln des letzteren verbunden sind. Die Flanschteile 14 des Gehäuses umgeben dabei die Flanschringe 13 mit sehr geringem ao Spiel. Die die Wärmebrücken bildenden Teile erhalten einen verhältnismäßig kräftigen Querschnitt und werden vorzugsweise aus einem die Wärme gut leitendem Material, wie z. B. Aluminium oder Kupfer, hergestellt. Die Anwendung der Wärmebrücken ermöglicht es, daß die im Läufer entstehende Verlustwärme im wesentlichen an das Ständergehäuse übertragen wird, dagegen die an die Welle und das Lager übergehende Wärme menge nur gering bleibt. Diese Wirkung kann dadurch sehr wesentlich verstärkt werden, daß der Wärmeübergang von dem Blechpaket 6 auf den Tragkörper 7, die Wandteile 8 und die Welle 9 nach Möglichkeit verschlechtert wird. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen, daß das Läuferblechpaket nur auf Rippen des Tragringes 7 abgestützt wird, so daß nur verhältnismäßig kleine Obertrittsflächen für die Wärme zur Verfügung stehen. Weiter kann der Wärmeübergang zwischen dem Läuferblechpaket und der Welle dadurch verschlechtert werden, daß die den Tragkörper 7 mit der Welle verbindenden Wandteile einen kleinen Querschnitt erhalten oder eine Wärmeisolierung vorgesehen wird. Unter Umständen kann die Einrichtung nach der Erfindung dadurch verbessert werden, daß eine zusätzliche Kühlung der Welle wenigstens im Bereiche des Lagers vorgesehen wird. Diese Kühlung kann, wie auf der linken Seite der Zeichnung dargestellt ist, mit Hilfe von auf die Welle aufgesetzten Kühlscheiben 20 erzielt werden, welche in einem λόιι Flüssigkeit 21 durchströmten, innerhalb des Maschinengehäuses liegenden Kühlbehälter 22 eintauchen.

Statt die Kühlscheiben durch eine Flüssigkeit zu kühlen, kann auch eine Luftkühlung vorgesehen werden, welche beispielsweise derart ausgebildet ist, daß durch einen gegebenenfalls von der Welle angetriebenen Lüfter ein Kühlluftstrom an den Kühlscheiben λ-orbeigesaugt wird.

Weiter kann die Sicherung einer besonders niedrigen Lagertemperatur dadurch erzielt "^ffcjden, daß die Welle wenigstens im Be-

ijhe der Lager als Hohlwelle ausgeführt *>rifd und eine Kühlflüssigkeit, z. B. öl oder Wasser, durch die Welle hindurchgeführt wird.

In einfachster Weise kann die Lagerkühlung dabei so ausgeführt werden, daß in die Hohlwelle ein Rohrkanal als Zuleitung eingeführt ist, durch den die Flüssigkeit in die Welle hineinströmt.

Das den Zuführungskanal bildende Rohr für die Kühlflüssigkeit kann feststehend angeordnet sein. Diese Anordnung ergibt den Vorteil, daß nur eine einfache Abdichtung der rotierenden Welle erforderlich ist, während das feststehende Zuleitungsrolir besonders einfach in dem feststehenden Lagergehäuse befestigt werden kann.

Wird eine Kühlung der Lager durch die Hohlwelle nur im Bereich der Lager selbst vorgesehen, so ergibt sich, daß nur eine außerordentlich geringe Kühlflüssigkeitsmenge erforderlich ist. Die Kühlflüssigkeitsmenge für die Lagerkühlung kann entweder einer Wasserleitung, einem Ölbehälter o. dgl. 9" entnommen und von außen in die Maschine eingeführt werden. Statt dessen ist es aber auch möglich, die Kühlflüssigkeit beispielsweise innerhalb des Lagergehäuses umlaufen zu lassen, wobei die Rückkühlung an der Lageraußenfläche erfolgt. Zu diesem Zwecke kann diese vergrößert mit Kühlrippen, Kühlschuppen o. dgl. versehen sein.

Weitere Einzelheiten der beschriebenen Anordnung können selbstverständlich abge- too ändert werden. Beispielsweise können die Kurzschlußringe 25 des Läufers derart — es wird dazu auf die linke Seite der Zeichnung verwiesen — großflächig ausgebildet und angeordnet werden, daß sie den mit dem Gehäuse verbundenen Flanschteil 14 auf der dem Flansch 13 gegenüberliegenden Seite weitgehend bedecken. Auf diese Weise kann der Wärmeübergang von der Läuferwicklung auf das Maschinengehäuse wesentlich verbessert werden.

Weiter kann die beschriebene Einrichtung noch in der Weise vervollkommnet werden, daß in dem Spalt zwischen dem Flansch 14 und gegebenenfalls dem Kurzschlußring 5 inerseits sowie dem Fiatischteil 13 andererseits Mittel vorgesehen sind, welche eine Verbesserung des Wärmeübergangs von den Läuferteilen auf den Flanschteil 14 ermöglichen. Beispielsweise können zu diesem iao Zwecke Bürsten aus Kohle, Kupfer o. dgl. 1 'orgeseheii sein, die mit dem einen der ge-

genüberliegenden Teile verbunden sind und an dem anderen Teil gleiten.

In Fig. 2 der Zeichnung ist schematisch eine derartige Anordnung dargestellt. 13 ist der Flanschring. Auf dem Flanschring sind federnde Kontaktbürsten 23 befestigt, welche in Nuten 25 eingelassen sind und deren federnde Teile 24 an dem Flansch 14 anliegen.

Weiter kann die beschriebene Einrichtung noch in der Weise verbessert werden, daß zwischen dem erwärmten Läufereisenteil und der Welle wärmeisolierende Teile eingeschaltet werden.

Claims (8)

Patentansprüche: -

1. Einrichtung an elektrischen Maschinen zur Sicherung der Lager gegen unzulässige Erwärmung, dadurch gekennzeichnet, daß der einer stärkeren Erwärmung unterworfene Läufer (4) durch in Flansche (13) o. dgl. endigende Wärmebrücken aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Aluminium, mit dem die Wärme an die Außenluft abgebenden Maschinengehäuse (1) verbunden ist, das sich mit Flanschteilen (14) o. dgl. über eine größere Länge unter Belassung eines Luftspaltes an die Flanschteile des Läufers anschmiegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 für Kurzschlußläufermotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußringe (5) großflächig ausgebildet sind und die mit dem Gehäuse (1) der Maschine verbundenen Flanschteile (14) mit geringem Spiel umgeben.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Luftspalte zwischen den Flanschteilen (13, 14) o. dgl. durch besondere Mittel, beispielsweise Kontaktbürsten, überbrückt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Wärmebrücken eine zusätzliche Wellenkühlung im Bereich der Lager vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenkühlung durch Kühlelemente, z. B. auf die Welle aufgesetzte Scheiben (20), erzielt wird, die in eine Kühlflüssigkeit (21) eintauchen oder von einem Kühlmittelstrom umflossen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (9) im Bereich der Lager (10, 11) von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlwelle (9) im Bereich der Lager das Kühlmittel durch einen in der Hohlwelle liegenden, feststehenden Rohrteil zugeführt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübergang von dem aktiven Läuferteil (6) auf die Lager (10, 11) durch Verringerung der Querschnitte der metallischen Verbindungsteile zwischen aktivem Läuferteil und der Welle oder durch Einfügung von Wärmeisolierteilen (8) verschlechtert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen