<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zur Verhinderung des Eindringens von Wasser in den Luftkreislauf bei Luftkühler von Turbogeneratoren und elektrischen Maschinen.
Bei modernen Turbogeneratoren bildet oft der Turbogenerator mit dem Luftumlaufkühler ein
Ganzes. Diese Anordnungsart der Kühler hat eine Reihe von Vorteilen, doch muss die elektrische Maschine gegen eventuelles Eindringen von Wasser infolge Undichtheiten der Kühler gründlich geschützt werden. Gegen die Undichtheiten der Kühler bei elektrischen Maschinen wurden verschiedene Einrichtungen entworfen, z. B. Entwässerungskammern, in denen die einzelnen Teile des Kühlers aufgestellt waren und die die auf den Kühlrohren kondensierte Feuchtigkeit auffangen sollten. Für diesen Zweck waren diese Kammern sehr wirksam ; entstand aber eine schwerere Störung an der Dichtung des Kühlers, konnten sie das Eindringen von Wasser in die Maschine nicht verhindern.
Deshalb wurde eine andre Einrichtung entworfen, bei der der Kühler in die Saugleitung der Förderpumpe für das Kühlwasser einmontiert war, so dass im Kühler ein dauernder Unterdruck gegenüber dem atmosphärischen Druck erhalten wurde. Diese Einrichtung verhinderte auf sehr wirksame Weise das Eindringen von Wasser in die zirkulierende Luft. Die Erhaltung des Unterdruckes durch die Saugwirkung der Pumpe hat aber vor allem den Nachteil, dass die maximale Förderhöhe der Pumpe in der Saugleitung theoretisch nicht grösser sein kann als 10 m. Zieht man die diesbezüglichen Geschwindigkeiten in der Saugleitung, die passiven Widerstände der Rohrleitung und des Kühlers, den Druck des Dampfes des verhältnismässig warmen Kühlwassers in Betracht, so erweist es sich, dass die praktische Saughöhe noch viel geringer ist.
Diese Verhältnisse werden noch verschlechtert, wenn durch unreines Kühlwasser die Kühlerrohre verschmutzt werden und der Durchgangswiderstand des Kühlers dementsprechend erhöht wird.
Es war also notwendig, die Pumpe in unmittelbare Nähe der elektrischen Maschine aufzustellen und ausserdem einen Hilfsbehälter für kaltes Wasser anzuordnen, um die Saughöhe zu verringern.
Diese Nachteile werden nun durch die Erfindung dadurch vermieden, das der mir seiner Zu-und Ableitung einen Heber bildende Kühler in die Druckleitung der Speisepumpe eingeschaltet ist und diese Teile sowie etwa vorhandene Ventile so bemessen und eingestellt sind, dass der Unterdruck im Kühler aufrechterhalten wird. Bei einer solchen Anordnung des Kühlers kommt es nun nicht darauf an, wo sich der Kühler und die Speisepumpe befindet, denn die Druckhöhe der letzteren ist innerhalb weiter Grenzen wählbar. Man erhält also bei der Anordnung gemäss der Erfindung einerseits die für den Bau der Anlage sehr erwünschte Freiheit der Konstruktion, anderseits den Vorteil des Fortfalles der obenerwähnten Hilfsbehälter.
In der Zeichnung bezeichnet T den Turbogenerator mit dem am Statorgehäuse anmontierten Luftumlaufkühler R. Das kalte Wasser wird diesem Kühler durch eine Druckleitung A zugeleitet, in welche z. B. eine Speisepumpe C und ein Regulierschieber V1 eingebaut sind. Dieses kalte Druckwasser kann aber auch anderen Ursprunges sein, z. B. aus der Wasserleitung u. ähnl. stammen. Das Warmwasser fliesst durch die Rohrleitung B ab, in welcher der Schieber V2 eingeschaltet ist. Diese Zuleitung A und Ableitung B lässt sich auf geeignete Art als ein Heber so anordnen, dass im Kühler R stets ein geeigneter Unterdruck erhalten bleibt, welcher bei einer Undichtigkeit des Kühlers das Eindringen von Wasser in die elektrische Maschine verhindert.
Um festzustellen, auf welche Weise die Zu-und Ableitung des Kühlwassers angeordnet werden soll, um die erforderliche Heberwirkung bzw. den Unterdruck im Kühler zu erzielen, wird im nach-
<Desc/Clms Page number 2>
stehenden der Wasserkühler einerseits bei Inbetriebsetzung, anderseits während des Betriebes in Betracht gezogen.
Dabei bezeichnet in den tieferstehenden Formeln ausgedrückt in m Wassersäule :
EMI2.1
<tb>
<tb> hg <SEP> ......atmosphärischen <SEP> Druck,
<tb> hl...,.. <SEP> hydrostatische <SEP> Druckhöhe <SEP> der <SEP> Zuleitung,
<tb> hie...... <SEP> hydrostatische <SEP> Druckhöhe <SEP> der <SEP> Ableitung,
<tb> h,....... <SEP> absoluter <SEP> Druck <SEP> im <SEP> Wasserraum <SEP> des <SEP> Kühlers,
<tb> h@@......Druckhöhe <SEP> der <SEP> Pumpe <SEP> 0 <SEP> bei <SEP> geschlossenem <SEP> Schieber <SEP> Vi,
<tb> he <SEP> ...... <SEP> Druckhöhe <SEP> der <SEP> Pumpe <SEP> 0 <SEP> bei <SEP> geöffnetem <SEP> Schieber <SEP> Fi.
<tb>
EMI2.2
umlaufs entsprechenden Verlustkoeffizienten und u die diesbezüglichen Wassergeschwindigkeiten bedeuten.
Soll der erforderliche Unterdruck im Wasserraum des z. B. mit der Vakuumpumpe der Kondensation verbundenen Kühlers erreicht werden, dann muss für die Druckhöhe der Pumpe C die Beziehung gelten :
EMI2.3
d. h. die Druckhöhe der Pumpe C muss beim Anlassen kleiner sein als die hydrostatische Höhe h1 in der Wasserzuleitung. Soll der Kühler in Tätigkeit gesetzt werden, ist es deshalb nötig, den Schieber V zu schliessen und zu Beginn in der Wasserkammer des Kühlers einen solchen Unterdruck hervorzurufen, damit der absolute Druck h,. in der Wasserkammer der Bedingung entspricht :
EMI2.4
also der Unterdruck in der Wasserkammer des Kühlers muss den Unterschied zwischen der hydrostatischen
EMI2.5
durch den Kühler.
In diesem Falle wird :
EMI2.6
d. h. die Förderhöhe der Pumpe C muss den um die hydraulischen Abfälle im Wasserumlauf vergrösserten Unterschied der hydrostatischen Höhen bei Zu-und Abfluss des Wassers überwinden. Damit im Kühler dauernder Unterdruck herrscht, gilt noch ausserdem für die Förderhöhe der Pumpe C die folgende Bedingung :
EMI2.7
EMI2.8
Die statische Höhe in der Ableitung muss endlich so gewählt werden, dass kein Zerreissen der Wassersäule entsteht, d. h. :
EMI2.9
oder die hydrostatische Höhe in der Ableitung h2 wird kleiner sein als der um die hydraulischen Abfälle in der Ableitung vergrösserte atmosphärische Druck (#2 und u2 bezeichnen Verlustkoeffizient bzw. Gesehwindigkeit in der Ableitung).
Die Bedingungen (1) und (5) müssen erfüllt werden, wenn ein Unterdruck im Wasserraum des Kühlers, welcher Raum an die Pumpe angeschlossen ist, stets aufrecht bleiben soll. Entsteht in diesem Fall eine Störung in der Dichtung des Kühlers, tritt Luft in den Wasserraum des Kühlers ein, das Vakuum wird gestört und das Wasser sinkt unter den Kühler, wodurch dessen Tätigkeit eingestellt wird. Die zugehörige Signaleinrichtung zeigt an, dass in der Wasserströmung eine Störung eingetreten ist, so dass das Bedienungspersonal die Maschine sofort ausser Betrieb stellt.
Bei dieser Anordnung des Überlaufsehutzes ist es nötig, den Kühler so in Gang zu bringen, dass zu Anfang ein Vakuum im Wasserraum des Külllers durch das Rohr D, das z. B. mit der Kondensationspumpe u. ähnl. verbunden ist, hergestellt wird. Nach Inbetriebsetzung des Kühlers wird dieses Rohr abgesperrt und der Kühler erhält sich den Unterdruck selbst. Es ist aber möglich, diese Einrichtung auch ohne Hilfsvakuum auszuführen, so wie es im nachfolgenden beschrieben ist.
In diesem Falle erzielt man während des Betriebes des Kühlers den erforderlichen Unterdruck im Wasserraum des Kühlers durch geeignete Drosselung des Wasserlaufes mittels der Schieber V1 und Vz. Die Förderhöhe he der Pumpe C wird in diesem Falle etwas grösser gewählt als die hydrostatische Höhe h1 in der Wasserzuleitung.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
EMI3.2
wobei der Verlustkoeffizient i gerade durch die Drosselung mit dem Schieber vergrössert wird. Diese Drosselung darf aber nicht zu gross werden, da auch die Bedingung :
EMI3.3
erfüllt werden muss. In der Abflussleitung öffnet man dann den Schieber Vs so weit, dass kein Zerreissen der Wassersäule entsteht [siehe Gleichung (5)].
Im Betrieb lassen sich die oben erwähnten Bedingungen mit einem Vakuummanometer, welches an die Wasserkammer der Kühler angeschlossen ist, und mit einer Einrichtung zur Messung der Durchflussmenge des Wassers kontrollieren (z. B. mit einem Differential-'Manometer u. a.).
Werden die oben angeführten Druckbedingungen für den Wasserraum des Küblers erfüllt, tritt bei eventueller Störung der Dichtung des Kühlers ein Ansaugen der Luft aus der Atmosphäre in den
Wasserraum des Kühlers ein, wodurch die durch die Pumpe C in den Kühler geförderte Wassermenge sinkt. Sobald das Bedienungspersonal die Störung im zirkulierenden Wasser bemerkt, stellt es den
Generator sofort ab.
Ist der mit dem Generator ein Ganzes bildende Kühler mit der oben beschriebenen Einrichtung ausgestattet, ist sein Betrieb weitaus sicherer als in jenem Falle, wenn der Kühler unter dem Generator angeordnet ist. In letzterem Falle hat nämlich das Wasser im Kühler immer einen gewissen Überdruck gegen die Atmosphäre, so dass bei eventueller Undichtheit des Kühlers das Wasser in die zirkulierende Luft und damit auch in den Generator gelangt.
Die oben beschriebene Einrichtung kann nicht nur für Turbogeneratoren, sondern auch für andre mit einem Luftumlaufkühler ausgestattete elektrische Maschinen verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Verhinderung des Eindringens von Wasser in den Luftkreislauf bei Luftkühlern von Turbogeneratoren und elektrischen Maschinen durch Erzeugung eines Unterdruckes im Wasserraum des Kühlers, dadurch gekennzeichnet, dass der mit seiner Zu-und Ableitung einen Heber bildende Kühler in die Druckleitung der Speisepumpe eingeschaltet ist und diese Teile sowie etwa vorhandene Ventile so bemessen und eingestellt sind, dass der Unterdruck im Kühler aufrechterhalten wird.