Einrichtung zur Kühlung des Ständers elektrischer Maschinen. Bei elektrischen Maschinen mit innerem Kreislauf des gasförmigen Kühlmittels kann es zweckmässig sein, nur an einer Stirnseite der Maschine einen Ventilator zur Bewe gung des Kühlmittels durch die Maschine anzuordnen. Dieser Fall tritt beispielsweise ein bei Dampfturbinensätzen, bei denen die eine Stirnseite des Generators an die Stirn seite der Dampfturbine unmittelbar oder durch Vermittlung eines Zwischenringes an geschlossen ist.
Würde man bei Maschinen mit einseiti- bem Ventilator das Kühlmittel einfach von der einen zur andern Stirnseite durch die Ma schine treiben, so würde sich eine ungleich mässige Kühlung des Ständereisens auf den beiden Seiten ergeben.
Es ist daher bei sol chen Maschinen zweckmässig, das Ständer eisen in zwei Teile zu unterteilen und einen Teil des Kühlmittels unmittelbar von der in der Nähe des Ventilators gelegenen Stirn seite der Maschine durch die Luftwege des dem Ventilator zunächst liegenden Teils des Ständereisens zu führen, während ein anderer Teil des vom Ventilator geförderten Kühl- mittels durch im Ständereisen oder hinter dem Rücken des letzteren im Gehäuse ange ordnete, zweckmässig wärmeisolierte Um leitungskanäle oder -rohre nach der andern Stirnseite der Maschine geleitet wird, von wo es durch die Kühlwege des vom Ven tilator entfernten Teils des Läufer- und Ständereisens strömt.
Das warme Kühlmittel beider Läufer- und Ständereisenteile kann dann durch einen im Ständereisen befind- liehen radialen Ausströmschlitz in den Sam- melraum abgeführt werden.
Anhand der Zeichnung soll der Gegen stand der Erfindung in einigen Ausfüh rungsbeispielen beschrieben werden. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei spiel ist das wirksame Eisen des Läufers und des Ständers je in drei Teile 1, 1' und 1" bezw. 2, 2', 2" unterteilt. Zwischen die sen Teilen befinden sich radiale Ausström- schlitze 3, 3' bezw. 4, 4' für das Kühlmittel.
Mit 5 ist die Ständerwicklung der Maschine, mit 6 das Gehäuse und mit 7 .der zur Be wegung des Kühlmittels dienende Ventilator auf der einen Stirnseite der Maschine. be zeichnet. Der Ventilator saugt das Kühl mittel durch die Einströmöffnung 8 an und fördert es zunächst in die auf der Zeichnung rechts gelegene Stirnkammer 9.
Von dort geht ein Teil des Kühlmittels durch die axialen Kühlkanäle 10' bezw. 11' des rechts seitigen Teils des Läufer- bezw. des Ständer eisens und entweicht durch die radialen Aus- strömschlitze 3' bezw. 4' in den Sammelraum.
Ein anderer Teil des Kühlmittels geht durch im Rücken des Gehäuses angeordnete Umleitungsrohre 12, die zweckmässig gegen das warme Kühlmittel im Sammelraum des Gehäuses wärmeisoliert sind, nach der links seitigen Stirnkammer der Maschine und ver teilt sich von dort in ähnlicher Weise wie auf der rechten Seite durch die axialen Kühlkanäle 10 bezw. 11 des Läufers und des Ständers, um schliesslich durch die radialen Ausströmschlitze 3 bezw. 4 eben falls in den Sammelraum auszutreten. Von dort wird das Kühlmittel durch die Aus trittsöffnung 13 nach einem in der Zeichnung nicht dargestellten Rückkühler geleitet, um nach Durchfliessen desselben den Kreislauf von neuem zu beginnen.
Wie aus der durch Pfeile angedeuteten Führung des Kühlmit tels ohne weiteres ersichtlich, ist die Kühlung der linken Seite der Maschine derjenigen der rechten Seite gleichwertig.
Wenn sich in gewissen Fällen aus der Umleitung des Kühlmittels nach der andern Stirnseite der Maschine eine gewisse Vor- wärmung des Kühlmittels .ergibt, so dass die Kühlung der beiden Seiten der Maschine un gleich würde, so lässt sich dieser Nachteil dadurch ausgleichen, dass man die radialen Ausströmschlitze 3, 3' und 4,
4' von der Mitte weg etwas mehr nach der vom Ven tilator abgewandten Seite der Maschine ver schiebt; so dass der diesem Teil des Kühl- mittelst zugewiesene Bereich kleiner wird als der dem Ventilator benachbarte. Bei radial längeren Maschinen oder bei etwaigen konstruktiv nicht vermeidbaren Drosselungen des Kühlmittelstromes für die vom Ventilator abgewandte Maschinenseite, könnte sich ein nicht mehr zu vernachläs sigender Druckabfall ergeben.
Dieser liesse sich in einfacher Weise durch die Anord nung eines auf der linken Seite der Maschine punktiert dargestellten kleinen Zusatzven tilatoren 14, der mit dem Hauptventilator 7 in Reihe geschaltet ist, beheben.
Es ist nicht erforderlich, zwischen den Hauptteilen des wirksamen Eisens einen axial kurzen Teil gewissermassen als Trenn wand anzuordnen, sondern es können etwaige Wirbelungen der aufeinander stossenden Kühl mittelströme auch durch andere Mittel, zum Beispiel durch den Einbau von Führungs schaufeln vermieden werden. Statt der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung der Umleitung für das Kühlmittel als im Ge häuse angeordnete Rohre kann es auch zweckmässig sein,
Axialkanäle des Ständer eisens hierzu zu benutzen oder man kann im Gehäuse Kanäle anordnen, die mit letzterem aus einem Stück bestehen oder vorzugsweise aus wärmeisolierendem Stoff bestehend, ge sondert eingesetzt sein können.
Wird die warme Abluft in einem rin- förmigen Sammelraum um den Umfang des Ständerrüekens herum zu einem oder meh reren Austrittsstutzen geführt, so besteht die Gefahr, dass die Strömung der Warmluft in der Umfangsachtung des Ständerrückens durch die am Umfang ,des Ständers im Ge häuse axial angeordneten Kaltluft-Überfüh- rungskanäle gestört wird. Man kann diese Gefahr dadurch vermeiden,
dass man die Kaltluftkanäle über dem ringförmigen Warmluft-Sammelraum anordnet. Hierdurch wird aber der Aussendurchmesser des Gehäu ses vergrössert und dessen Konstruktion ver- wickelter.
Man kann aber auch die axialen Kaltluft kanäle am Ständerrüeken an denjenigen Stel len anordnen, an denen eine ausgeprägte Um fangsströmung der Warmluft fehlt. Es sind dies die Stellen, an denen sich der abflie- ssende Warmluftstrom im ringförmigen Sam- melraum des Gehäuses in zwei um den Um fang in entgegengesetzter Richtung fliessende Zweige teilt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen dafür ein Aus führungsbeispiel, und zwar Fig. 2 im Längs schnitt, und Fig. 3 im Querschnitt gemäss den Linien r1-B. Mit 1 ist hier der Stän der, mit 2 der Läufer und mit 3 das Ge häuse der Maschine bezeichnet. Die Kühl luft tritt durch den Kaltluftstutzen 4 in die Maschine ein und wird von dem Ventilator 5 in die Druckkammer 6 der vordern Stirn seite der Maschine getrieben.
Von hier nimmt, wie die Pfeile andeuten, unter gleichzeitiger Kühlung der Wickelköpfe 7, ein Teil der Kühlluft seinen Weg durch axiale Bohrungen 8 des Ständers und 9 des Läufers, durch fliesst :diese bis etwa zur Mitte des wirksamen Ständereisens und entweicht 'durch den Ra dialsehlitz 10 nach aussen in den ringförmi gen Warmluft-Sammelraum 11.
Ein anderer Teil der Kühlluft wird durch am Rücken :des Ständereisens angeordnete Überführungskanäle 12 und 13 nach der dem Ventilator abgewandten Seite der Maschine geleitet, verteilt sich von der dort gelegenen Druckkammer 14 gemäss den eingezeichneten Pfeilen durch die Axialkanäle 8' des Stän ders bezw. 9' des Läufers und entweicht nach Durchfliessen dieser Axialkanäle durch den Radialschlitz 10' ebenfalls in den Warmluft Sammelraum 11.
Die Radialschlitze 10 und 10' sind zweckmässig durch ein axial kurzes Blechpaket 1' des wirksamen Ständereisens voneinander getrennt.
Der weitere Verlauf der Kühlluft ist am besten aus der Fig. 3 ersichtlich. Die ein gezeichneten Pfeile zeigen die Richtung, in welcher die Luft aus den Agialkanälen des Läufers und Ständers in den Radialschlitz 10' ausströmt.
Da nur ein Ausströmstutzen 15 für die Warmluft an der untern Seite der Maschine vorgesehen ist, teilen sich die Luft ströme im obern Teil des wirksamen Ständer eisens in, zwei .Ströme, die in dem Warm- luft-Sammelraum 11 um den Umfang des Gehäuses herum in zwei entgegengesetzten Richtungen abströmen, um schliesslich unten aus dem Ausströmstutzen 15 auszutreten.
In diesem Au sströmstutzen vereinigen sich die beiden Teilluftströme wieder zu einem ein zigen.
An denjenigen ,Stellen, an denen sich oben die Luft in zwei Ströme teilt und unten die zwei Ströme sich wieder vereinigen, ist der ringförmige Warmluft-Sammelraum 11 nicht in :der Umfangsrichtung von Kühlluft durchströmt. Man kann .daher, ohne -das Ab strömen der warmen Abluft zu stören, an diesen Stellen die Überführungskanäle 1\? und 13 für die der andern Stirnseite der Ma schine zuzuführende Kaltluft legen.
Zweck mässig ist es dabei, wo dies aus konstruk tiven Gründen angängig ist, den Kanälen solche äussere Umrisse zu geben, dass sie sich den :Strömungslinien der warmen Abluft an passen, wie dies zum Beispiel der Kaltluft- kanal 13 im untern Teil der Abb. 3 zeigt.
Bei Maschinen grösserer Leistung kann es erwünscht sein, statt eines einzigen Aus- strömstutzens für die Warmluft deren zwei oder mehrere um den Umfang herum anzu ordnen. Würde man beispielsweise zwei Ausströmstutzen an diametral gegenüber liegenden Stellen des Ständerumfanges vor sehen, so würden sich sinngemäss an vier Stellen die Kühlluftströme teilen und in den Warmluft-Sammelraum in entgegengesetzter Richtung abfliessen, so dass man wiederum an diesen Stellen die axialen Überführungs kanäle für die Kaltluft einbauen kann.
Aus der Fig. 3 ist ohne weiteres ersicht lich, dass die Unterbringung der Überfüh- rungskanäle für die Kaltluft an den Stellen, an denen sich die warme Abluft in dem Warmluft-Sammelraum in zwei Zweige teilt, eine ausserordentlich günstige Ausnutzung des für die Unterbringung der Überführungs kanäle zur Verfügung stehenden Raumes bedeutet.
Würde man die Kanäle in eine rechtwinklig zur Mittelebene des Austritts- stutzens stehende Ebene verlegen, so würde eine schwere Störung der Umfangsströmung der Warmluft eintreten.
In manchen Fällen wird es auch zweck- mässig sein, um den Überleitungskanälen für die Kaltluft einen hinreichend grossen Quer- schnitt zu geben, die Kanäle über den äu ssern. Durchmesser des Gehäuses hinaus treten zu lassen. In unauffälliger Weise ist dies gerade im Austrittsstutzen 15 möglich, wie die Fig. <B>3</B> zeigt.
Da die Überleitungskanäle für die Kalt luft unmittelbar im Warmluft-Sammelraum 11 liegen, ist es zweckmässig, diese Über leitungskanäle mit wärmeisolierendem Werk stoff zu umkleiden. Man kann aber die axialen Kanäle auch gänzlich aus wärme isolierendem Werkstoff herstellen.
Die Kaltluft-Überleitungskanäle 12 und 13 könnten auch, statt je aus einem, aus mehreren parallel geschalteten axialen Ka nälen bestehen, wobei die Zwischenwände der parallel laufenden Kanäle zur Versteifung des Maschinengehäuses dienen können. Die Kühleinrichtung kann sowohl bei Kreislauf-, als auch bei Durchzugskühlung zur Anwen dung kommen.
Die Erfindung erstreckt sich ferner auch nicht nur auf Maschinen mit Luftkühlung, sondern kann bei zweckent sprechender Änderung auch ebensogut für Kühleinrichtungen mit andern Gasen, wie zum Beispiel Wasserstoff, Helium usw., zur Verwendung kommen.