Kühlungseinrichtung an Spannungswandlern. Bei der heute meist angewendeten Bauart von Spannungswandlern wird das Kühlmittel durch den infolge seiner Erwärmung entste henden Auftrieb im Spannungswandler, ins besondere in den Zwischenräumen zwischen Hoch- und Niedervoltwicklun:g und zwisehen den Wicklungen und dem Eisenkörper des Spannungswandlers in Bewegung gesetzt.
Dieser Auftrieb erzeugt nur eine geringe Geschwindigkeit des aufsteigenden Kühl mittels und damit eine nur unvollkommene Kühlwirkung, da die zulässige Erwärmung des Spannungswandlers bezw. die davon ab- bängige Kühlmitteltemperatur verhäItnis- mässig niedrig ist und zwecks Niedrighaltung der Spannungsverluste im Spannungswandler die Zwischenräume zwischen Ho.eh- und Nie- dervoltwicklung
bezw. den Wicklungen und dem Eisenkörper klein gehalten werden müs sen, wodurch ein hoher Wert des Durchström- widerstandes im Innern des Spannungswand lers bedingt ist. Die bei den üblichen Kon- struktionen von Spannungswandlern verhält nismässig Höhe derselben kommt überdies nur zur Hälfte zur Wirkung, weil nur die mittlere Kühlmitteltemperatur auf- trieberzeugend wirkt.
Man hat beispielsweise bereits versucht, die Kühlwirkung von Spannungswandlern durch Anblasen zu verbessern. Durch solche Massnahmen wird aber nur die Aussenfläche der äussern Spannungswandlerwicklung stark gekühlt, die Kühlung der Innenräume und damit der innern Teile des Spannungswand- lers wird hierdurch praktisch nicht verbes sert.
Vorliegende Erfindung beseitigt die ge nannten Mängel mittels einer Kühlungsein richtung, durch welche die Menge des pro Zeiteinheit aus dem Innern des Spannungs wandlers abströmenden Kühlmittels durch Vergrösserung der Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Innern des Spannungswandlers abströmenden Kühlmittels vermehrt wimd, wodurch in. erster Linie die Kühlung der Innenräume des Spannungswandlers und somit auch die Gesamtkühlung verbessert wird.
In der Zeiohnung ist eine beispielsweise Ausführungsform eines Spannungswandlers mit einer Kühlungseinrichtung nach der Er findung dargestellt.
Abb. 1 zeigt den Spannungswandler ge mäss der Erfindung im Aufriss.
Abb. 2 ist der dazugehörige Grundriss. Abb. 3 der dazugehörige Kreuzriss. In Abb. 4 ist ein lotrechter Durchschnitt durch den Spannungswandler gemäss Linie IV-IV der Abb. 2 in grösserem Massstabe dargestellt.
In Abb. 1 ist 1, 25 ein. auf dem Span- nungswandler aufgesetzter Führungsteil mit dem Führungsrohr 1 für die im Innern des Spannungswandlers aufsteigende Luft, 2 sind die Aussenwieklungen, die über den innern Wicklungen 3 liegen. Das aus Blech beste hende Gestell 5 ist, wie aus Abb. 2 und 3 ersichtlich, in bekannter Weise abgestuft.
7 ist ein rechteckiger Rahmen, der dazu dient, eine Platte 8 aus Isolationsmaterial, z. B. aus Presss.pan (Abb. 4), zu tragen, die auf in der Zeichnung nicht dargestellten Abstand stücken aufruht, welche längs der obern Stirnfläche der Wicklung 2 verteilt sind. Die Platte 8 weist, im Grundriss gesehen, drei kreisförmige Ausnehmungen auf (siehe Abb. 2).
In dem Abb. 4 ist :die Platte 8 teil- weise im Schnitt dargestellt. Der ,geschnit- tene, schraffiert eingezeichnete Teil der Platte 8 schliesst in Verbindung mit dem Rahmen 7 und .der Wicklung 2 die beiden Räume 20 und 24 nach aussen hin ab.
Der Raum 20 im Innern des Spannungswandlers bildet auf diese Weise mit dem Raum 24 des auf :den Wandler aufgesetzten FühTungs- teils 1, 25 praktisch einen einzigen, nach aussen hin abgeschlossenen Raum. 10 sind #Zuttern 6 aufweisende Klemmbolzen, die den elektrischen Strom ,der Innenwicklungen 3 über die Verbindungsleitungen 13 aus dem Innenraum des Spannungswandlers, welcher vom Kühlmittel durchflossen ist, nach aussen führen.
In Abb. 4 ist die Klemme 6, 10 nur zum Zwecke der Erklärung an der Schmal seite des Spannungswandlers dargestellt, während sie sich tatsächlich, wie in den Abb. 1 und 3 angegeben, an der Breitseite befindet.
In den Abb. 2, 3 und 4 sind die gleichen 'feile -mit den gleichen Bezugszeichen be zeichnet. Aus Abb. 2 ist :die Nebeneinander- ordnung der drei Schenkel -des dreiphasigen Spannungswandlers mit den Innenwicklungen 3 und ,den Aussenwicklungen 2 zu ersehen.
sind: Stützleisten, welche zwischen den Aussen- und Innenwicklungen angeordnet sind und dieselben gegeneinander abstützen.
In Abb. 3 ist die Anordnung der Klemmen- schrauben 6, 10 der Innenwicklungen 3 er sichtlich. In. Abb. 4 isst der Weg, den das durch das Innere des Spannungswandlers strömende Kühlmittel nimmt, durch Pfeile p angedeutet.
Mit 21 sind in den Abb. 1, 3 und 4 schmale Zwischenräume innerhalb der Aussen- @vicklung 2 und mit 23 Zwischenräume zwi schen der Aussenwicklung 2 und der Dich- tungsplatte 8 bezeichnet. Die Anordnung derartiger Zwischenräume hat den Zweck, an jenen Stellen, an welchen das Kühlmittel be reits erhöhte Temperatur besitzt, die Kühl wirkung zu erhöhen.
Durch diese Anordnung von Zwischenräumen 21, 23 wird die Ver minderung .der Kühlwirkung zufolge erhöhter Temperatur des Kühlmittels durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmit teln in den genannten Zwischenräumen aus geglichen. Zweckmässigerweise wird das Ver hältnis des Strömungswiderstandes der Zwi schenräume 21 und 23 zum Strömungswider stand der übrigen Innenräume des Span nungswandlers derart ,gewählt, dass einerseits die entsprechende Erhöhung der Kühlwir- l:
ung an den auf der Abströmseite liegen den Wicklungsteilen erzielt wird, anderseits jedoch die Kühlung an den innern Teilen in folge zu geringer Durchströmung derselben nicht unzulässig beeinträchtigt wird.
p,, bezeichnet die Strömungsrichtung, in welcher die in den Spannungswandlerdurch die Zwischenräume 21 und 23 von aussen ein gesaugte Luft in :das Innere des Spannungs- v7andlers einströmt.
Zwischen den äussern Wicklungen 2 und den Führungsteil 1, 25 sind zur Befestigung der den elektrischen Strom nasch aussen füh renden Leitungen 13 Abdichtungs- und Haltemittel 7 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese Haltemittel als Rahmen ausgebildet, dessen nach unten offenes Ende nach Art eines Bodens durch eine Abdichtungsplatte 8 abgeschlossen ist.
Die obere Begrenzungsfläche des Rahmens kann mit Vorteil als ebene Dichtungs- und Unterstützungsfläche für den Fuss 22 des Führungsteils 1, 25 dienen. Die Bemessung der das Kühlmittel abführenden Leitungen ist derart vorzunehmen, da.ss ihr Strömungswider stand kleiner ausfällt als der Strömungs- v-i,derstand im Innern des Spannungswand- lers. Beispielsweise kann dies dadurch er reicht werden,
dass der kleinste Querschnitt des Führungsrohres 1 grösser ist als die Summe der Durchgangsquerschnitte der Kühlkanäle im Wandler. Dies ist erforder- lieh, damit von der Antriebskraft, die für die Beförderung des Kühlmittels aus dem Innern des Spannungswandlers zur Verfügung steht, möglichst wenig durch den Widerstand der Leitung für das Kühlmittel aufgezehrt wird.
Dadurch wird es ermöglicht, den gröss ten Teil der Antriebskraft auf Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Spannungswandler und damit zur Ver besserung der Kiihlwirkung nutzbar zu machen.
Als Antriebskraft zur Erhöhung der Durchströmungsgeschwindigkeit des Kühl mittels durch das Innere des Spannungs- wandlers kann die Saugkraft eines. aufgesetz ten Kamines bezw. eines nach Art eines Steigrohres in. einer Warmwasserheizünlage wirkenden Rehres oder die Kraft einer in der Strömungsrichtung wirkenden Pumpe dienen.
Cooling device on voltage converters. In the type of voltage converter most commonly used today, the coolant is set in motion by the buoyancy in the voltage converter, especially in the spaces between the high and low voltage windings and between the windings and the iron body of the voltage converter.
This buoyancy generates only a low speed of the rising cooling means and thus only an imperfect cooling effect, since the permissible heating of the voltage converter BEZW. the dependent coolant temperature is relatively low and, in order to keep the voltage losses in the voltage converter low, the spaces between the high and low voltage windings
respectively The windings and the iron body have to be kept small, which means that the flow resistance inside the voltage converter is high. In addition, the relative height of the voltage converters in the usual constructions is only half effective, because only the average coolant temperature has a boost.
For example, attempts have already been made to improve the cooling effect of voltage converters by blowing on them. Such measures only the outer surface of the outer voltage transformer winding is strongly cooled, the cooling of the interior and thus the inner parts of the voltage transformer is practically not improved.
The present invention eliminates the mentioned shortcomings by means of a cooling device through which the amount of coolant flowing out of the interior of the voltage converter per unit of time is increased by increasing the flow rate of the coolant flowing out of the interior of the voltage converter, whereby in the first place the cooling of the Interiors of the voltage converter and thus the overall cooling is improved.
An example embodiment of a voltage converter with a cooling device according to the invention is shown in the drawing.
Fig. 1 shows the voltage converter according to the invention in elevation.
Fig. 2 is the corresponding floor plan. Fig. 3 the corresponding cross-sectional view. In Fig. 4, a vertical section through the voltage converter according to line IV-IV of Fig. 2 is shown on a larger scale.
In Fig 1 is 1, 25 a. The guide part placed on the voltage converter with the guide tube 1 for the air rising inside the voltage converter, 2 are the external waves that lie above the internal windings 3. The best made of sheet metal frame 5 is, as shown in Figs. 2 and 3, graduated in a known manner.
7 is a rectangular frame which serves to hold a plate 8 of insulating material, e.g. B. from Presss.pan (Fig. 4) to wear, which rests on pieces not shown in the drawing, which are distributed along the upper end face of the winding 2. The plate 8 has, as seen in plan, three circular recesses (see Fig. 2).
In Fig. 4: the plate 8 is shown partially in section. The sectioned, hatched part of the plate 8, in conjunction with the frame 7 and the winding 2, closes off the two spaces 20 and 24 from the outside.
The space 20 in the interior of the voltage converter forms in this way with the space 24 of the guide part 1, 25 placed on the converter, practically a single space closed off from the outside. 10 are clamping bolts with #Zuttern 6, which lead the electrical current of the inner windings 3 via the connecting lines 13 from the interior of the voltage converter, through which the coolant flows.
In Fig. 4, the terminal 6, 10 is shown on the narrow side of the voltage transformer only for the purpose of explanation, while it is actually, as indicated in Figs. 1 and 3, on the broad side.
In Figs. 2, 3 and 4, the same 'files are denoted by the same reference numerals. From Fig. 2: the juxtaposition of the three legs of the three-phase voltage transformer with the inner windings 3 and the outer windings 2 can be seen.
are: Support strips, which are arranged between the outer and inner windings and support the same against each other.
In Fig. 3 the arrangement of the terminal screws 6, 10 of the inner windings 3 can be seen. In. Fig. 4 shows the path taken by the coolant flowing through the interior of the voltage converter, indicated by arrows p.
In FIGS. 1, 3 and 4, 21 denotes narrow spaces within the outer winding 2 and 23 spaces between the outer winding 2 and the sealing plate 8. The arrangement of such spaces has the purpose of increasing the cooling effect at those points at which the coolant is already elevated temperature.
This arrangement of spaces 21, 23 compensates for the reduction in the cooling effect due to the increased temperature of the coolant by increasing the flow rate of the coolant in said spaces. The ratio of the flow resistance of the intermediate spaces 21 and 23 to the flow resistance of the remaining interior spaces of the voltage converter is expediently selected such that, on the one hand, the corresponding increase in the cooling vortex:
On the other hand, however, the cooling on the inner parts is not inadmissibly impaired as a result of insufficient flow through the same.
p ,, denotes the direction of flow in which the air sucked into the voltage converter through the spaces 21 and 23 from the outside flows into the inside of the voltage converter.
Between the outer windings 2 and the guide part 1, 25, sealing and holding means 7 are provided for fastening the lines 13 leading the electrical current to the outside. In the present exemplary embodiment, these holding means are designed as a frame, the end of which, which is open at the bottom, is closed off by a sealing plate 8 in the manner of a floor.
The upper boundary surface of the frame can advantageously serve as a flat sealing and support surface for the foot 22 of the guide part 1, 25. The lines discharging the coolant are to be dimensioned in such a way that their flow resistance is smaller than the flow v-i, the level inside the voltage converter. For example, this can be achieved by
that the smallest cross-section of the guide tube 1 is larger than the sum of the passage cross-sections of the cooling channels in the converter. This is necessary so that as little as possible of the driving force available for transporting the coolant from the interior of the voltage converter is consumed by the resistance of the line for the coolant.
This makes it possible to use most of the driving force to increase the flow rate of the coolant in the voltage converter and thus to improve the cooling effect.
The suction force can be used as the driving force for increasing the flow rate of the cooling means through the interior of the voltage converter. mounted chimneys respectively. a deer acting in the manner of a riser pipe in a hot water heating system or the force of a pump acting in the direction of flow.