<Desc/Clms Page number 1>
Kreuzstromgekühlte elektrische Maschine
EMI1.1
gekühltengekühlte Rippen vergrösserten Maschinenoberfläche abgeführt werden. So ist es üblich, elektrische Maschinen bis zu einer Leistung von zirka 300 kW durch ihre mit Kühlrippen versehene Oberfläche allein zu kühlen. Hiebei wird insbesondere die Verlustwärme des Wickelkopfes grösstenteils über das Blechpaket an den Rippenmantel abgeleitet, von wo sie durch die wenigstens von einem Aussenlüfter bewegte Aussenluft abgeführt wird.
Elektrische Maschinen mit einer Leistung von etwa mehr als 300 kW sind daher zusätzlich z. B. mit Belüftungsrohren, Kühlkanälen od. dgl. versehen, da die zur Verfügung stehende Maschinenoberfläche für die Wärmeabfuhr nicht ausreicht, weil bei Zunahme der Maschinenabmessungen um einen bestimmten Faktor die Maschinenoberfläche mit dem Quadrat die Wärmeverluste aber mit der dritten Potenz dieses Faktors zunehmen. Bei grösseren, insbesondere luftgekühlten Maschinen ist daher eine zusätzliche Luft-Luft-Kühlung'vorgesehen, so dass die auftretende Verlustwärme sowohl über die Mantelrippen abgeleitet als auch durch einen mit der inneren Luftzirkulation zusammenwirkenden Aussenkühlluftkreislauf abgeführt wird. Die Kühlung von grossen Maschinen erfolgt im allgemeinen mit Hilfe von Wärmeaustauschern, die z.
B. nach demGleich-, Gegen- oder Kreuzstromprinzip arbeiten können.
In der deutschen Patentschrift Nr. 353773 sind elektrische Maschinen beschrieben, bei denen die Wärmeaustauscher mit ihren Ein-und Ausmündungen unmittelbar auf entsprechende Aussparungen des Lagerschildes oder des Gehäusedeckels der Maschine aufgesetzt sind und gleichzeitig das Maschinengehäuse nach aussen hin abschliessen. Bei diesen Maschinentypen wird die zirkulierende Innenluft durch den stirnseitig am Lagerschild angebauten Wärmeaustauscher bzw. durch eine Schar von dünnwandigen, mit geringen Zwischenräumen voneinander angeordneten rohrförmigen oder sonstwie gestalteten Leitungen geführt, die von der kalten Aussenluft vorzugsweise von aussen umspült sind.
Die Aussenluft wird mit Hilfe eines Ventilators durch die mittlere Freilassung des ringförmigen Wärmeaustauschers in axialer Richtung angesaugt, umgelenkt und tritt an der Peripherie des Kühlers in radialer Richtung aus. Die den Wärmeaustauscher verlassende Warmluft kann mit Hilfe des seitlichen Kühlerdeckels auch so umgelenkt werden, dass sie die Aussenseite des Gehäuses bzw. die die warme Innenluft führenden Rohre im Gleichstrom überstreicht. Bei der aus der brit. Patentschrift Nr. 238,799 bekannten elektrischen Maschine ist das Kühlsystem im wesentlichen zwischen dem aktiven Eisen und dem Gehäuse angeordnet. Diese Maschine besitzt zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuse eine die warme Innenluft führende Rohrreihe) die durch die überwiegend in axialer Richtung die Rohre überstreichende Aussenluft im Gleich- bzw. Gegenstrom gekühlt wird.
Die Kühlluft wird hiebei im wesentlichen in zwei zu beiden Seiten der Maschinensymmetrieebene befindlichen vom Statorblechpaket dem Maschinengehäuse und Teilen der zwischen Paket und Gehäuse befindlichen Steif- bzw. Tragrippen gebildeten mäanderförmigen Kanälen geführt.
Diese sind in ihren axial verlaufenden Teilen von je einem innenluftführenden Rohr durchsetzt, das von der im mäanderförmigen Kanal strömenden Kaltluft von aussen gekühlt wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine kreuzstromgekühlte elektrische Maschine mit der Besonderheit, dass
<Desc/Clms Page number 2>
die Rohre des Kreuzstromkühlèrs, die insbesondere von der Maschineninnenluft durchströmt sind, den vom Innenmantelblech und Aussenmantelblech gebildeten Ringraum durchsetzen und dabei in Richtung des sie kreuzenden Kühlluftstromes gesehen, vorzugsweise gegeneinander versetzt sind. Die Kühlung der erfindungsgemässen Maschine ist ausserdem dadurch intensiver, weil das von der Aussenkühlluft bestrichene Innenmantelblech zusammen mit dem Ständerblechpaketrücken Luftführungsschächte bildet, in denen die Innenkühlluft in axialer Richtung, im wesentlichen also ebenfalls quer zu der Richtung strömt, in der die Aussenkühlluft das Innenmantelblech bestreicht.
Ausserdem ist das zwischen den Kühlkanälen direkt am Ständerblechpaket anliegende Innenmantelblech mit vorzugsweise senkrecht zur Maschinenachse angeordneten Kühlrippen ausgestattet, die ebenfalls vom Aussenkühlluftstrom bestrichen sind. Um dieKühlluft möglichst auf gleicher Temperatur zu halten, sind entsprechende Öffnungen angeordnet, so dass an diesen Stellen dem Maschineninneren Frischluft zugeführt werden kann.
Die überwiegend im Kreuzstromverfahren erfolgende Verlustwärmeabfuhr findet zum Teil direkt vom Blechpaket über die Kühlrippen statt. Da die die axialen Rohre quer anströmende Kühlluft durch einen separat angetriebenen Lüfter befördert wird, ist auch bei Stillstand der Maschine bzw. bei Aussetzbetrieb zumindest die Wärmeabfuhr über den Rippenmantel gewährleistet. Bei entsprechender Anordnung und Dimensionierung des Lüfters, z. B. bei zur Maschinenachse parallelliegender Lüfterachse und quer über die ganze Maschinenlänge ansaugendem bzw. ausblasendem Lüfter, kann auch bei Stillstand der Innen- luftzirkulation unter minimalen Ventilationsverlusten noch sehr wirksam gekühlt werden.
Die erfindungsgemässe Maschine zeichnet sich somit im wesentlichen durch einen in einem Ringraum zwischen Statorblechpaket und Maschinengehäuse angeordneten Kreuzstromkühler aus. Die hiebei zur Anwendung gelangende, jeder andern Anordnung überlegene, versetzte Rohranordnung wird von der Kühlluft quer angeströmt bzw. sehr intensiv gekühlt. Durch gleichmässige Verteilung der Kühleinrichtung ist eine anordnungsbedingte Ungleichmässigkeit der Kühlung tunlichst vermieden und die durch den Kühler bedingte Volumsvergrösserung gleichmässig verteilt.
Der Erfindungsgegenstand wird an Hand eines in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, u. zw. zeigen Fig. 1 einen Querschnitt längs der in Fig. 2 angegebenen Schnittebenen E-F, während in der linken bzw. rechten Hälfte der Fig. 2 die in Fig. 1 angedeuteten Querschnitte A-B und C-D dargestellt sind.
Auf der Rippenwelle 1 sitzt das durch Ventilationsschlitze unterteilte Rotorblechpaket 2. Der antriebsseitig gelegene Lüfter 3 presst die Innenluft durch die Kühlerrohre 9 so, dass sie an deren nicht antriebsseitigen Enden austritt und zwei im wesentlichen parallele Teilströmungen bildet. Eine
EMI2.1
vereinigen. Die Ventilationsschlitze des Rotorblechpaketes 2 und des Statorblechpaketes, 1, bilden zwischen den beiden Teilströmungen Querverbindungen, so dass ein Teil der in Wellenstern strömenden Kühlluft im wesentlichen in radialer Richtung in die vom Innenmantelblech 5 und dem Ständerblechpaketrücken gebildete Luftführungsschächte 6 abfliessen kann, um schliesslich ebenfalls zur Saugseite des Lüfters 3 zu gelangen.
Das den Stator umgebende Innenmantelblech 5 ist zwischen den axialen Kanälen 6 mit radialen Kühlrippen 7 ausgestattet, die die Oberfläche des Bleches 5 vergrö- ssern. Die Kühlrohre 9 sind vorzugsweise mittels Schweissverbindung durch drei Tragbleche 8 fixiert. Die Maschine ist durch das Aussenmantelblech 10 so abgeschlossen, dass die Kühlaussenluft insbesondere unten eintreten kann und vom Lüfter 12 durch die beiden Hälften des Ringraumes zwischen Aussenmantelblech 10 und Innenmantelblech 5 nach oben abgesaugt und aus der Maschine ausgeblasen werden kann. Die Aussenluft kühlt somit das mit Kühlrippen versehene Innenmantelblech 5 und die quer angeströmten Kreuzstromkühlerrohre 9. Die zusätzliche Zufuhr von Frischluft wird durch im Mantel 10 angeordnete Öffnungen bzw. Schlitze 16 ermöglicht.
Der Lüftermotor ist endlich mit 11 und der Lüfteraufbau mit 13 bezeichnet. Die Wicklungsenden 15 sind schliesslich durch ein die Mäntel 5 und 10 verbindendes Rohr 14 herausgeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kreuzstromgekühlte elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (9) des Kreuzstromkühlers, die insbesondere von der Maschineninnenluft durchströmt sind, eigene von einem Innenmantelblech (5) und einem Aussenmantelblech (10) gebildeten Ringraum durchsetzen und dabei in Richtung des sie kreuzenden Kühlluftstromes gesehen vorzugsweise gegeneinander versetzt sind.