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Einrichtung zur Kühlung elektrischer Maschinen.
Bei den bisher bekannten Kühleinrichtungen an elektrischen Maschinen, bei denen im Eisen des feststehenden Teiles für den Durchgang der zur Kühlung dienenden Luft Schlitze ausgespart wurden, war es allgemein üblich, die Luft durch diese Schlitze in ausgesprochen radialer Richtung vom kleineren zum grösseren Durchmesser zu führen, wobei der die Maschine umgehende Gussmantel den freien Austritt der Luft möglichst wenig verhindert.
Diese Anordnung, welche sich unter den gewöhnlichen Verhältnissen gut bewährt hat, genügt jedoch nicht in den Fällen, wo eine besonders wirksame Abkühlung der Maschine erzielt werden muss.
Zweck der vorliegenden Neuerung ist nun, auf einfache Weise eine kräftige Luftströmung und dadurch bedingte wirksame Kühlung von elektrischen Maschinen zu erzielen.
Das Wesentliche dieser Neuerung gegenüber den bisher bekannten Anordnungen ergibt sich aus nachfolgender Darlegung :
Auf einer oder beiden Stirnseiten der Maschine sind Kammern angeordnet, welche zur Aufnahme der zur Kühlung dienenden Luft unter einem gewissen Druck bestimmt sind. Diese Kammer oder diese Kammern stehen in Verbindung mit einem Kanal oder mit mehreren Kanälen, welche in achsialer Richtung zwischen dem Gussgehäuse und dem Eisen des feststehenden Teiles der Maschine angeordnet sind und von welchen aus die unter Druck stehende Luft in die im Eisen des feststehenden Teiles ausgesparten Schlitze hineingepresst sind. Auf dem übrigen Umfange des Eisens des feststehenden Teiles sind diese Schlitze gegen aussen durch das Gehäuse abgeschlossen, so dass die zur Kühlung dienende Luft verhindert ist, einen anderen Weg als den durch die Schlitze zu nehmen.
Für den Austritt der warmen Luft aus den Schlitzen nach aussen werden eine oder mehrere Öffnungen an passenden Stellen im Gussgehäuse oder in achsialer Richtung verlaufende und nach aussen führende Kanäle zwischen Gussgehäuse und Eisen des feststehenden Teiles angeordnet.
Während also bei den bisherigen Kühleinrichtungen mittelt die Schlitze durchströmender Luft in d'T Anordnung des Gehäuses für den feststehenden Teil, soweit dieselbo für die Kübleinnchtung überhaupt in Betracht kam, nur der freie Abzug der warmen Luft berücksichtigt wurde, bildet bei der vorliegenden Neuerung das Gussgehäuse des feststehenden Teiles mit seiner neuen Anordnung einen eigenartigen Teil der Kühleinrichtung, indem es dazu dient, die Strecken zu bestimmen, auf welchen die zur Kühlung dienende Luft durch die Schlitze im Eisen strömen muss, sowie den Luftaustritt auf bestimmte Stellen zu begrenzen.
In beiliegender Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele auf Grund der dargelegten Grundsätze veranschaulicht. Es sei in allen Beispielen : 1 der umlaufende Teil mit dem Ventilator oder den Ventilatoren 2 ; 3 ist ein Gehäuse, welches das Eisen des feststehenden Teiles 4 trägt ; 5 sind die Deckel auf den Stirnseiten, welche gleichzeitig auch die Lager ss tragen. Der Einfachheit halber ist die Bewicklung der Maschine nicht eingezeichnet ; diese c kann auf die übliche Weise ausgeführt werden.
Uie Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit je einer Druckkammer auf jeder Stirnseite der Maschine und einem mit diesen beiden Druckkammern in Verbindung stehenden Längskanal 7. Der Kühlungsvorgang in diesem Beispiel ist folgender :
Durch die Ventilatoren 2 wird beim Gang der Maschine Luft von aussen angesogen und in den beiden Kammern unter Druck gebracht. Diese beiden Kammern sind auf dem ganzen Umfange des feststehenden Teiles gegen das Eisen zu abgeschlossen, mit Ausnahme je einer Öffnung, durch welche die unter Druck stehende Luft in den Kanal 7 gelangt.
Von hier aus wird die Luft in die Schlitze 8 gedrückt und muss, da die Schlitze auf dem übrigen Umfange durch die Wandung des Gehäuses abgeschlossen sind, die Schlitze in der durch Pfeile angedeuteten Richtung durchströmen, bis sie bei der Ausströmöffnung 9 heraustreten kann. Da die Schlitze 8 gegen den umlaufenden Teil der Maschine hin offen sind, bestreicht die Luft auch die Oberfläche dieses letzteren Teiles der Maschine und vprnrsächt so dessen Abkühlung.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Maschine mit zwei Druckkammern, zwei Zuleitungkanälen und zwei Ausströmöffnungen ist in Fig. 8 und 4 dargestellt. Ein Unterschied
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wieder auszuströmen.
Ein Ausführungsbeispiel mit nur einer Druckkammer, vier Zuleitungs-und vier Abteitungs-Längskanäien für die zur Kühlung dienende Lnft ist in Fig. 5 und 6 ver- anschaulicht. Die vier Zuleitungs-Längskanäle 7 sind gegen die Druckkammer hin offen, auf der entgegengesetzten Stirnseite der Maschine geschlossen. Die Ableitungs-Längskanäle 9 dagegen sind gegen die Druckkammer hin geschlossen und öffnen sich auf die entgegengesetzte Stirnseite hinaus, nach welcher Seite hin auch der Austritt der Luft erfolgt. Um von den Zuleitungs-Längskanäien in die Abieitungskanä ! e zu gelangen, muss die Luft also durch die Schlitze im Eisen strömen, wobei sie die durch Pfeile angedeutete Bewegung ausführt.
Zum Zwecke des tieferen Eintretens der Luft in die Schlitze können die Rippen am Gehäuse, welche die Zuleitungskanäle von den Ableitungskanälen trennen, mit Vorteil so ausgeführt werden, dass sie, wie in Fig. 5 und 6 angedeutet, in die Schlitze hineinragen, oder es können, an diese Rippen anschliessend, Zwischenlagen in den Schlitzen befestigt werden, welche den Übertritt der Luft aus den Zuleitungs-in die Ableitungskanäle verhindern, bevor dieselbe eine bestimmte Strecke innerhalb der Schlitze durchstrichen hat.
Wie aus diesen Beispielen ersichtlich ist, unterscheidet sich die neue Anordnung wesentlich von den bisher üblichen Anordnungen, bei welchen die Luft durch die Schlitze des feststehenden Teiles vom kleinsten Durchmesser der zu kühlenden Teile radial nach dem äusseren Umfange strömte, währenddem bei unserer Anordnung die Luft, nachdem sie in das Gehäuse eingetreten ist, in den zu kühlenden Teil der Maschine am äusseren Umfange eintritt, die Schlitze nicht radial, sondern in der Kreisrichtung durchströmt und dieselben auch wieder am äusseren Umfange verlässt.
Bezüglich der günstigen Wirkung einer solchen neuen Anordnung gegenüber bisherigen seien Versuche erwähnt mit einem mit einer Dampfturbine direkt gekuppelten mit 3000 Umdrehungen per Minute im normalen Betrieb, bei 500 Kilowatt mit cos ? = 0'8 laufenden Stromerzeuger ; die äusseren Dimensionen des Gehäuses (also des festen Teiles) mit dem Deckel betrugen 1400 mm achsiale Länge und 1150 mm Durchmesser. Bei Voll- belastung, wobei der in Wärme sich umsetzende Verlust etwa 40 Kilowatt beträgt, beläuft sich die maximale Erwärmung des Eisens des festen Teiles an der Luftaustrittsstelle, also am wärmsten Teil gemessen, kaum auf 40-450 C über Lokaltemperatur. Die anderen inneren Teile und hauptsächlich die Wicklungen sind naturgemäss kühler.
Die warme Luft strömt eben aus dem Gehäuse nur aus einer Öffnung nach aussen, so dass, wenn man be- denkt, dass elektrische Maschinen ohne die Belästigung der nach allen Richtungen nach aussen herausgeschleuderten Luft eine verhältnismässig so geringe Erwärmung zeigen, daraus ersichtlich ist, dass durch die vorliegende Erfindung eine bedeutend bessere Wirkung als bisher erzielt wird.
Statt die Luft durch am umlaufenden Teil angebrachte Flügel 2 anzusaugen, könnte dieselbe auch durch einen gesonderten Ventilator, oder durch irgendeine andere geeignete
Einrichtung an passender Stelle zugeführt werden.
Selbstverständlich kann die Anzahl der Druckkammern, Längskanäle, Schlitze und Ausströmöffnungen den jeweiligen Verhältnissen entsprechend beliebig gewählt wer, 3en. Eine
Vermehrung der Luftkanäie wird namentlich bei ganz grossen vielpoligen Maschinen von
Vorteil sein.