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Luftgekühlter Behälter für Öltransformatoren.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen luftgekühlten Behälter für Öltransformatoren, bei welchem die in den Transformatorwicklungen entstehende Wärme abgeleitet werden soll, so dass die Temperatur der Kühlflüssigkeit innerhalb gewisser Albeitsgrenzen gehalten wird.
Kühlbehälter der in Frage stehenden Art werden für gewöhnlich entweder mit ebenen oder gewellten Oberflächen versehen, deren Ausdehnung gross genug gewählt wird, um die erforderliche Kühlung zu erreichen, oder es werden auch Kühlbehälter hergestellt, welche mit Röhren versehen sind, welche an die Behälterwände angesetzt sind und im Behälter in solcher Weise münden, dass durch die in den verschiedenen Höhenschichten der Flüssigkeit im Behälter herrschenden Temperatulunterschiede eine Zirkulation durch die Röhren und durch den Behälter zustande kommt.
Der Kühleffekt eines Behälters von gegebenen äusseren Abmessungen kann bei einem Behälter mit Kühlröhren grösser gemacht werden als bei einem Behälter mit ebenen oder gewellten Wänden, was darauf beruht, dass die Röhrenkühlfläche der Behälterkühlfläche hinzugefügt wird und auch darauf, dass die Kühlflüssigkeit in kleinere Massen geteilt wird und dass Konvexionsluftströme, welche zwischen den Röhren aufsteigen, die Kühlfläche intensiver bestreichen.
Kühlbehälter, welche in bekannter Weise mit Kühlröhren von kreisförmigem Querschnitt ausgerüstet sind, haben den Nachteil, dass die Strahlung von den Behälterwänden selbst sehr stark durch die Röhren herabgesetzt wird, wenn nicht die Zahl der Röhren sehr gering gehalten wird. Ein anderer Nachteil dieser bekannten Kühlbehälter liegt darin, dass bei Vermehrung des Durchmessers der Röhren zur Steigerung der Strahlungsfläche das Mass der Wärmeableitung von der durch die Röhren zirkulierenden Kühlflüssigkeit herabgesetzt wird, so dass die Röhren praktisch nur einen geringen Durchmesser erhalten können und dicht nebeneinander angeordnet werden müssen, was die Apparatur kompliziert und kostspielig macht.
Die Erfindung besteht dem Wesen nach in der Wahl von flachen, in der Art von zur Behälterwandung senkrechten Kühlrippen ausgebildeten Röhren, die Ober-und Unterteil des Behälters als Zirkulationsrohre miteinander verbinden.
In der Zeichnung stellt Fig. i eine obere Ansicht einer Ausführungsform eines Kühlapparates zu dem genannten Zwecke gemäss der Erfindung dar, wobei einige der Kühlröh : en im Querschnitt gezeichnet sind, Fig. 2 zeigt den Apparat in Seitenansicht, teilweise geschnitten. Fig. 3 ist ein Bruchstück eines Längsschnittes durch den Apparat, wobei angenommen ist, dass dieser horizontal gelegt ist, Fig. 4 ist ein Bruchstück eines Horizontalschnittes im grösseren Massstabe.
Mit 1 ist der Behälter bezeichnet, welcher nach Abmessungen und Form geeignet ist, den zu kühlenden Transformator aufzunehmen. In die Wände des Behälters sind Röhren 2 eingesetzt, welche in senkrecht zum Behälter stehenden Ebenen einen abgeflachten Querschnitt besitzen. Die Röhren stehen vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Behälterwandung, erstrecken sich von dem oberen nach dem unteren Ende des Behälters und münden in Öffnungen 3 vom gleichen Querschnitt wie die Röhrenenden. Die in der Zeichnung dargestellte Konstruktion wird für besonders zweckmässig gehalten, aber es ist augenscheinlich, dass die durch die Abflachung der Röhren erreichten Vorteile auch noch in
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gewissem Umfange erhalten bleiben würden,
wenn die Röhren nur teilweise abgeflacht wären oder wenn sie in verschiedener Richtung und in wechselnden Höhen in den Behälter münden würden. Um die Verbindung zwischen den Röhren und dem Behälter möglichst dicht zu machen, werden die Röhren vorteilhaft mit dem Behälter verschweisst. Das zur Kühlung der Transformatoren verwendete 01 tritt oben in die Röhren ein und fliesst, da es , bei der Abkühlung dichter wird, infolge zunehmender Dichte nach abwärts.
Ein Vorteil der Anwendung flacher Röhren liegt darin, dass weite Röhren benutzt
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übertrifft, die kreisförmige Röhren von gleicher Querschnittsgrösse besitzen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für einen gegebenen Abstand der flachen Röhren eine grössere Fläche des Behälters für die Strahlung frei bleibt, als wenn runde Röhren benutzt werden, und dass mehr freier Raum für die Zirkulation von Luftströmen vorhanden ist, als dies bei runden Röhren der Fall ist. Es kann auch eine grössere Zahl von abgeflachten Röhren mit Erfolg an dem Kühlbehälter befestigt werden, wenn die Röhren in der gleichen Höhe im Behälter münden, als wenn runde Röhren benutzt würden.
Bei der Kühlung von Transformatoren ist es sehr wesentlich, dass die durch den elektrischen Strom erzeugte Hitze in demselben Masse, als sie erzeugt wird, auch abgeführt wird ; wenn dieses nicht geschieht, würden die Temperaturen im Apparate allmählich ansteigen und schliesslich eine gefährliche Höhe erreichen. Ferner sollte die Temperatur des Apparates so wenig als möglich über der Temperatur der umgebenden Luft gehalten werden, da der Nutzeffekt durch Ansteigen der Temperatur herabgesetzt werden kann. Bei dem beschriebenen Kühlbehälter ist die Oberfläche so angeordnet, dass eine maximale Kühlwirkung erreicht wird durch Übertragung auf die umgebende Luft infolge kombinierter Strahlung und Leitung, so dass der Apparat besonders wirksam für die Erreichung des in Frage kommenden Zweckes ist.
Die Anwendung der flachen Röhren nach Art von Kühlrippen bewirkt, dass die Strahlung von den Behälterwänden für einen gegebenen Umfang des Behälters grösser ist als bei Anwendung von runden Röhren. Ferner ergibt beim Vergleich zweier Behälter von dem gleichen Durchmesser und von gleicher äusserer Röhrenkühlfläche derjenige mit flachen Kühlröhren einen grösseren Raum zwischen den Röhren für Konvexionsluftströme als derjenige mit runden Röhren. Aus dem gleichen Grunde ist bei dem Behälter mit flachen Röhren ein grösserer Eintritts-und Austrittsquerschnitt für die nach aufwärts gerichteten Konvexionsluftströme an der Ansatzstelle der Röhren, an welcher sich diese mit dem Behälter vereinigen, vorhanden.
Ein besonderer Vorteil der Anwendung flacher, mit Öl gefüllter und der Luft ausgesetzter Röhren besteht auch noch darin) dass bei den flachen Röhren die Ölschicht dünner ist, während die Geschwindigkeit in verschiedenen Punkten des Querschnittes gleichförmiger ist als im Falle der Anwendung kreisförmiger Röhren, wodurch ebenfalls der Wärmeaustausch befördert wird.
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Air-cooled container for oil transformers.
The present invention relates to an air-cooled container for oil transformers, in which the heat generated in the transformer windings is to be dissipated so that the temperature of the cooling liquid is kept within certain working limits.
Cooling containers of the type in question are usually either provided with flat or corrugated surfaces, the extent of which is chosen large enough to achieve the required cooling, or cooling containers are also produced which are provided with tubes which are attached to the container walls and open into the container in such a way that the temperature differences existing in the various layers of the liquid in the container result in circulation through the tubes and through the container.
The cooling effect of a container of given external dimensions can be made larger in a container with cooling tubes than in a container with flat or corrugated walls, which is based on the fact that the tube cooling surface is added to the container cooling surface and also on the fact that the cooling liquid is divided into smaller masses and that convection air currents, which rise between the tubes, sweep the cooling surface more intensively.
Cooling containers, which are equipped in a known manner with cooling tubes of circular cross-section, have the disadvantage that the radiation from the container walls themselves is very much reduced by the tubes if the number of tubes is not kept very low. Another disadvantage of this known cooling container is that when the diameter of the tubes is increased to increase the radiation area, the amount of heat dissipation from the cooling liquid circulating through the tubes is reduced, so that the tubes can have practically only a small diameter and are arranged close together must, which makes the equipment complicated and expensive.
The nature of the invention consists in the choice of flat tubes, designed in the manner of cooling ribs perpendicular to the container wall, which connect the upper and lower parts of the container to one another as circulation tubes.
In the drawing, FIG. 1 shows a top view of an embodiment of a cooling apparatus for the purposes mentioned according to the invention, some of the cooling tubes being drawn in cross section, FIG. 2 shows the apparatus in side view, partially in section. Fig. 3 is a fragment of a longitudinal section through the apparatus, it being assumed that this is laid horizontally, Fig. 4 is a fragment of a horizontal section on a larger scale.
1 with the container is referred to, which is suitable in terms of dimensions and shape to accommodate the transformer to be cooled. In the walls of the container tubes 2 are inserted which have a flattened cross-section in planes perpendicular to the container. The tubes are preferably substantially perpendicular to the container wall, extend from the upper to the lower end of the container and open into openings 3 of the same cross section as the tube ends. The construction shown in the drawing is believed to be particularly useful, but it is evident that the advantages achieved by the flattening of the tubes are also in
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would be preserved to a certain extent,
if the tubes were only partially flattened or if they opened into the container in different directions and at different heights. In order to make the connection between the tubes and the container as tight as possible, the tubes are advantageously welded to the container. The oil used to cool the transformers enters the top of the tubes and, as it becomes denser as it cools, flows downwards as a result of increasing density.
An advantage of using flat tubes is that it uses wide tubes
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that have circular tubes of the same cross-sectional size. Another advantage is that, for a given distance between the flat tubes, a larger area of the container remains free for radiation than when round tubes are used, and that there is more free space for the circulation of air currents than with round tubes the case is. A greater number of flattened tubes can also be successfully attached to the cooling container if the tubes open into the container at the same height than if round tubes were used.
When cooling transformers, it is very important that the heat generated by the electrical current is dissipated to the same extent as it is generated; if this does not happen, the temperatures in the apparatus would gradually rise and eventually reach a dangerous level. Furthermore, the temperature of the apparatus should be kept as little as possible above the temperature of the surrounding air, since the efficiency can be reduced by increasing the temperature. In the case of the cooling container described, the surface is arranged in such a way that a maximum cooling effect is achieved through transmission to the surrounding air as a result of combined radiation and conduction, so that the apparatus is particularly effective for achieving the purpose in question.
The use of the flat tubes in the manner of cooling fins has the effect that the radiation from the container walls is greater for a given circumference of the container than when using round tubes. Furthermore, when comparing two containers with the same diameter and the same outer tube cooling surface, the one with flat cooling tubes gives a larger space between the tubes for convection air flows than the one with round tubes. For the same reason, the container with flat tubes has a larger inlet and outlet cross-section for the upwardly directed convection air currents at the attachment point of the tubes at which they unite with the container.
A particular advantage of using flat tubes filled with oil and exposed to the air is that the oil layer is thinner in flat tubes, while the speed at various points of the cross-section is more uniform than in the case of using circular tubes, which also the heat exchange is promoted.