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Einrichtung zum Kühlen von MaS8ivrotoren für Turbogeneratoren.
Man pflegt die Rotoren von Turbogeneratoren häufig aus einem massiven StUck herzustellen, um einerseits eine einfache Herstellung und andererseits eine grosse mechanische Sicherheit dieser sehr schnell rotierenden Maschinenteile zu erzielen. Für die mechanische Festigkeit des Rotors wäre es am besten, wenn man nur Nuten zur Einbettung der Magnetwicklung auszusparen brauchte. In Wirklichkeit ist es aber notwendig, den Rotor energisch zu belüften, um die in der Magnetwicklung erzeugte Wärme fortzuschaffen. Die Luftkanäle fordern eine weitere Fortnahme von Material aus dem Massivrotor und bewirken dadurch eine mechanische Schwächung.
Besonders schädlich auf die Festigkeit des Rotors wirken die üblichen radialen Kühlungsschlitze im Rotor, da durch sie der Zusammenhang der Zähne gerade an der Aussenseite des Rotors unterbrochen wird, an der sich das für die Festigkeit wirksamste Material befindet.
Eine günstige Kühlanordnung für derartige Turbogeneratoren erhält man, wenn man die Zähne des Rotors und unter Umständen auch das unter den Zähnen oder Nuten befindliche Rotoreiien, die in unmittelbarer Berührung mit der erwärmten Kühlerwicklung in den Nuten stehen, sowohl von achsialen als auch radialen Löchern durchbohrt.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines gotorquerschnittes. a, b und c bedeutet die achsial durchlaufenden Bohrlöcher. d stellt ein radial verlaufendes Bohrloch im Zahnquerschnitt dar. Die Zuführung der Kühlluft geschieht von einer oder beiden Seiten des Rotors her durch die achsialen Bohrungen, während die Abführung durch die Radiallöcher erfolgt. Bei dieser Anordnung ist der Weite der radialen Bohrungen, die sich nach der Kühlluftmenge zu richten hat, eine Grenze durch die kleinsten Zahnabmessungen gesetzt.
Ausserdem richtet sich nach diesen Zahnabmessungen aber auch der Durchmesser der achsial verlaufenden Bohrungen, soweit sie sich in den Zähnen befinden. Grosse achsiale Bohrungen unterhalb der Zähne tragen aber aus folgenden Gründen wenig zur Kühlung bei ; sie befinden sich in grösserem Abstande von den wärmeerzeugenden Leitern, andererseits aber auch kann die sie durchströmende Kühlluft nur in geringer Menge durch die Radialbohrungen geführt werden, weil deren Durchmesser durch den Zahnquerschnitt an der Wurzel beschränkt ist.
Man kann nun die Kühlwirkung dieser Anordnung der Erfindung gemäss beträchtlich steigern, wenn man die radialen Löcher d in den Zahn exzentrisch bohrt. Es ist dann möglich, sowohl die übereinanderliegenden Achsialkanlle 10 den Zahnausschnitten, als auch Kühlkanäle, die gegen die Zahnkanäle seitlich verschoben sind, anzuschneiden. Eine besonders zweckmässige Anordnung besteht darin, die zur Aufnahme der Wicklung bestimmten Nuten zur
Bildung von Kühlkanälen zu vertiefen und sie mit den exzentrisch in den Zahn gebohrten
Löchern in Verbindung zu bringen. In Fig. 2 ist mit l ein derartiger Kanal unterhalb der Nut veranschaulicht, von dem die Luft durch den exzentrisch gebohrten Kanal d übergeführt wird.
Es ist ohneweiters ersichtlich, dass diesem Radialkanal d ein erheblich grösserer Durchmesser bei sonst gleichen Abmessungen des Zahnes gegeben werden kann, weil der enge Querschnitt an der Zahnwurzel nicht mehr die Wände der Abmessungen des Radialkanales beeinträchtigt.
Diese Löcher in dem Zahn des Rotors können in den verschiedensten Teilen gegeneinander versetzt sein, so dass aus dem sich drehenden Massivrotor ein allseitig ziemlich gleichmässiger Ituftstrom entweicht. Die Rotoroberfläche eracheint dann von den Löchern vollständig durchsiebt.
Ein wesentlicher Vorteil der hier beschriebenen Konstruktion ist, dass das Material an allen den Stellen möglichst geschont wird, an denen es zur Vergrösserung der Festigkeit oder Steifigkeit des Rotors notwendig ist.
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