DE688174C - Einrichtung zur Verringerung des Kuehlgasvolumens in der Kreislaufbahn rueckgekuehlter elektrischer Maschinen grosser Leistung - Google Patents

Description

Um bei rückgekühlten, elektrischen Maschinen großer Leistung das kreisende Volumen des gasförmigen Kühlmittels klein zu halten, besteht das Bestreben, die Ausdehnung der äußeren Rücklaufbahn soweit wie möglich zu kürzen. Besonders bei Verwendung von Sondergasen, ζ. B. von Wasserstoff ο. dgl., als Kühlmittel ist zur Gasersparnis die Einschränkung des eingeschlossenen Gasvolumens auf ein Mindestmaß sehr erwünscht. Auch bei einer Luftkühlung ist ein kleines Volumen günstiger. Aus diesem Grunde wurde vorgeschlagen, die Rückkühler unmittelbar in dem Innenraum der Maschine anzuordnen, z.B. in die Radialschlitze des. wirksamen Ständereisens von Wasser durchströmte Taschen für die Abkühlung des Gases einzubauen. Es besteht dann jedoch die Gefahr, daß beim Auftreten von Leckstellen an den Rückkühlelementen die Isolation der Maschine stark in Mitleidenschaft gezogen wird. Außerdem erfordert die Dichtung der Leckstellen die Abnahme des Gehäuses und unter Umständen auch das Auflösen des Ständerkörpers selbst. Deshalb ist es günstiger, den Rückkühler an Stellen der Maschine anzuordnen, an denen bei Undichtheiten keine Beschädigung der Isolation verursacht werden kann und welche für die leichte Auswechselbarkeit der Kühlelemente oder Beseitigung der Störung gut zugänglich sind.

Wenn aber die Rückkühler außerhalb der Maschine z. B. unter Flur aufgestellt werden, ist die äußere Rücklaufbahn und somit der inaktive Teil des gesamten Kühlmittelkreislaufes sehr lang und daher auch das umgewälzte Gasvolumen relativ groß. Bei Maschi_: neia mit über Flur seitlich angebauten Rückkühlern ist zwar die für die eigentliche Kühlwirkung unwirksame Rücklaufbahn gegenüber

derjenigen bei Aufstellung der Kühler unter Flur günstiger, aber nichtsdestoweniger beanspruchen auch hierbei, besonders bei Maschinen großer Baulänge, die über den äußeren Umfang der Maschine verteilten, in ihrem Gehäuse axial sich erstreckenden Sarnmel kammern der Kühlluft und die Überleitungskanäle noch immer einen überreichlichen unerwünschten Anteil des gesamten eingeschlossenen Kühlgasvolumens und vergrößern außerdem die Abmessungen und das Gewicht der Maschine.

Andererseits ist es, insbesondere bei Maschinen, die von einem Gas unter hohem «5 Druck gekühlt werden, vorteilhaft, das Ständereisen eigenbelüfteter Maschinen und die Rückkühler gemeinsam in einen zylinderförmigen kesselartigen Gehäusemantel einzuschließen, wel dieser hohen Druckbeanspruao chungen den günstigsten Widerstand bietet. Für solche Ausführungen ist es bekannt, die Rückkühler in die Stirnräume der Maschine am äußeren Umfang der Wickelköpfe einzubauen, wo sie ebenfalls gut zugänglich sind as und leicht überwacht werden können. Die bisher bekannten Kühleinrichtungen dieser Art haben insofern eine Verringerung des eingeschlossenen Gasvolumens zur Folge, als das am Rückkühler austretende Gas unmittelbar in den Ansaugraum des Stirnventilators strömt, dagegen erfordert bei diesen bekannten Ausführungen der sich über die ganze Länge des Ständerumfanges und innerhalb des Gehäuses erstreckende Teil der Rücklaufbahn bis zur Eintrittsstelle des Kühlers wiederum einen beträchtlichen Rauminhalt und schließt somit eine große Gasmenge ein, ohne daß hier das Gas für die Wärmeabfuhr wesentlich wirksam ist. Diese Rüeklaufbahn im Gehäuse bedingt außerdem ebenfalls einen größeren Durchmesser der Maschine und eine erhebliche Gewichtssteigerung.

Nach der Erfindung soll jener inaktive Teil der Rücklaufbahn und damit das von ihm beanspruchte Gasvolumen in Fortfall kommen. Zu diesem Zweck erfolgt erfindungsgemäß die Rückleitung des Gases zu den Eintrittsstellen der an den Stirnenden der Maschine angeordneten Rückkühler im wirksamen Ständereisen selbst, indem das von den Stirnventilatoren durch den Luftspalt und gegebenenfalls auch durch Kühlkanäle des Läufers und Ständers in die üblichen Radialschlitze des Ständereisens geförderte Kühlgas durch an sich bekannte axiale Kühlkanäle innerhalb des Ständerblechkörpers in umgekehrter Richtung zur gleichen Stirnseite' der Maschine zurückgeleitet wird. An der Stirnseite ist eine gegen den Stirnraum abgeteilte Kammer vorgesehen, in welche das durch die axialen Kühlkanäle zurückgeführte Gas ausströmt und die zugleich unmittelbar die Eintrittskammer des Rückkühlers bildet. Das Kühlmittel wird also auf seinem Rückweg zum Kühler für die Wärmeableitung aus dem Innern des Ständereisens ausgenutzt, und der an der Kühlwirkung nicht beteiligte Abschnitt der Rücklaufbahn beschränkt sich nunmehr ausschließlich auf die Ein- und Austrittskammern vor und hinter dem Kühler. Das Ständergehäuse wird infolgedessen im Durchmesser und im Gewicht kleiner, und der Ständerrücken hat über die Wandung des Gehäusemantels in an sich bekannter Weise unmittelbaren Wärmekontakt mit der Außenluft.

Die Sammelkammer für das zurückgeleitete Kühlmittel kann zwischen den Wickelköpfen des Ständers und der Stirnfläche des letzteren durch eine bekannte Haube im Stirnraum abgeteilt sein. Dort ist genügend Raum vorhanden, besonders wenn die Ständerwickelköpfe einen Kegelmantel bilden. Die abgeteilte Sammelkammer kann durch gegen den Spalt zwischen Ständer und Läufer abgesperrte, gegebenenfalls breiter bemessene Radialschlitze zwischen zwei oder einigen Endpaketen vergrößert werden, indem diese Radialschlitze durch genügend weite Kanäle go innerhalb der Endpakete mit dem abgeteilten Raum in Verbindung gebracht werden.

Beide Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, welche Längsschnitte durch den Ständer eines Turbogenerators zeigen. Es bezeichnet α die an jedem Ende der Maschine vorhandene Stelle des Eintritts des Kühlgases in den Stirnventilator b. Dieser fördert das Kühlgas durch den Stirnraum c in den Luftspalt d und in nicht dargestellte Axialkanäle des Läufers und Ständers, welche dem Luftspalt benachbart sind. Solche Axialkanäle werden bekanntlich entweder entlang der Wicklung oder in den Zähnen angeordnet. Das Gas tritt dann in die Radialschlitze/ des Ständers ein und wird hierauf in umgekehrter Richtung durch die axialen Kühlkanäle g innerhalb der Bleehpakete zurückgeleitet, so daß auf diesem Rückweg die Bleehpakete gekühlt werden. An der gleichen Stirnseite der Maschine strömt das erwärmte Kühlgas auch wieder aus, und zwar in eine zwischen den Wickelköpfen und der Stirnfläche des Ständereisens im Stirnraum abgeteilte Kammer h, an die sich der Kühler k anschließt. Die Austrittskammer s des Kühlers mündet unmittelbar in den Ansaugraum a, von welchem aus erneut der Kreislauf beginnt.

Der Rückkühler und die sehr kurze äußre inaktive Rücklaufbahn sowie die gesamten Bestandteile der Maschine liegen in einem

gemeinsamen Zylindermantel t kesselartiger Form, so daß auch Kühlgase von hohem Druck verwendet werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 umfaßt der Sammelraum vor dem Rückkühler k für das im Ständereisen zurückgeführte erwärmte Kühlmittel auch einen Radialschlitz η zwischen den beiden Endpaketen des Ständers, welcher bei ρ gegen den Luftspalt d abgesperrt ist, durch weite Kanäle m mit der abgeteilten Kammer h in Verbindung steht und gegebenenfalls breiter bemessen sein kann als die anderen Radialschlitze.

Durch zweckmäßige Verteilung und verschiedene Bemessung der Radialschlitze/ und der axialen Kühlkanäle g sowie durch Einfügung bekannter Lenkkörper in die Schlitze kann die Verteilung des Kühlgases in geeig-

ao neter Weise beeinflußt und vergleichmäßigt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Verringerung des Kühlgasvolumens in der Kreislaufbahn rückgekühlter elektrischer Maschinen großer Leistung mit radialen und axialen Kühlkanälen im Ständereisen, bei welcher die Austrittskammer der an den Stirnenden der Masch'ne angeordneten Rückkühler unmittelbar in den Ansaugraum der Stirnventilatoren mündet, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Stirnventilatoren (b) durch den Luftspalt (d) zwischen Ständer und Läufer und gegebenenfalls durch Kühlkanäle des Läufers und Ständers in die Radialschlitze (/) des Ständers geförderte Kühlgas durch die axialen Kühlkanäle (g) innerhalb des Ständerblechkörpers in umgekehrter Riehtung zur gleichen Stirnseite der Maschine zurückgeleitet und einer dort angeordneten, gegen den Stirnraum abgeschlossenen Eintrittskammer (A) des Rückkühlers (A) zugeführt wird, .
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Stirnraum abgeteilte Eintrittskammer (A) der Rückkühler (k) zwischen den Wickelköpfen des Ständers und seiner Stirnfläche an- _go geordnet ist.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegen den Spalt zwischen Ständer und Läufer abgesperrte, gegebenenfalls breiter bemessene Radialschlitze (//) zwischen zwei oder einigen der Endpakete gemeinsam mit der zwischen den Wickelköpfen und der Stirnfläche des Ständers von dem Stirnraum abgeteilten Kammer (A) die Eintrittskammer des Rückkühlers (Jk) bilden, indem jene Schlitze mit der abgeteilten Kammer (A) durch genügend weite Kanäle (m) in den Endpaketen verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen