Innengekühhe dynamodektrische Maschine Die Erfindunc betrifft. d#namoelektrisehe Maschinen, zum Beispiel wasserstoffinneng(1- kühlte TLirbogeneratoren, in denen die in der Ständer- und Läuferwieklung erzeugte Wärme direkt von den Wicklungsleitern durch Innenkühlkanäle abgeführt. wird, die in einem jeuten Wärmeübertrag-gungsverhältnis mit den Wieklungsleitern stehen.
Bisher wurden solche innengekühlte -31a- -"ehinen mit der gleichen Ständerkühlung konstruiert, wie sie mehrere Jahrzehnte lang, das heisst lanre vor der Einführun- der Innenkühlung, in Turbogeneratoren verwen det wurde.
Die üb#liche Methode der Kühlung <B>'C</B> der Ständerkerne von Miasehinen, in denen das Verhältnis von Länge zu Durchmesser so gross ist, wie züm Beispiel in Turbogenera toren, besteht darin, den Ständerkern mit einer grossen Zahl radialer Kühlsehlitze zu versehen., die zwischen kleinen Ständerbleeh- paketen angeordnet und von mehreren rin- förinicen Umfangskühlzonen, umgeben sind,
<I>n</I> die abwechselnd zur Zu- und Abfuhr des Kühlinediams dienen. Als Kühlgas wurde zu nächst Luft, seit etwa<B>1930</B> Wasserstoff ver wendet; es wurde durch die radialen Kühl schlitze in einem Ziekzackweg geführt, indem das Gas zunächst radial #einwärts bis zum Luftspalt, dann radial auswärts in der näeh- sten Kernsehlitzgruppe zu der benachbarten, den Ständerkern umgebenden Austrittszone,
dann in die nächste den Ständerkern umgebende Einlasszone und dann radial einwärts durch die Ständerkernschlitze bis zum Luftspalt geführt wurde undso- weit.er. Dabei wurde der Luftspalt für die Kühlung des Ständerkerns nur zur Weiter leitung des Kühlmediums von einer Gruppe rad,ialer Einlasssehl-itze zur benachbarten Gruppe, radialer Austrittssehlitze des Stiln- derkerns verwendet.
In der bekannten Anord nung wurde ausserdem das von dem Läufer in den Luftspalt aibgegebene Heissgas mit dem Kühlgas für den'Ständerkern vermischt, so dass die Temperatur an der heissesten'Stülle des Ständerkerns beträchtlich erhöht wurde.
Die Erfindung beruht auf der Erkennt nis, dass die vorstehend beschriebene alte bzw. übliche Methode zur Kühlung des Ständer- kerns in innengekühllten Turbogeneratoren völlig unzweckmässig ist.
Die Innenkühl- kanäle für die Stünder- und Läuferwicklung führen die. gesamten Kupferverluste b--w. die gesamte Leiterwärme wirkungsvoll in das Kühlmedlum. ab, das diese Innenkühlkanäle durehströmt. Daher braucht von dein Ständer und Läuferkern nur die verhältnismässig kleine Wärmemenge abgeführt zu werden, die durch die Hysterese und Wirbelströme in diesen Teilen erzeugt wird.
Von dem Läu ferkern wird die Wärme durch das zur Innenkühlung der Uuferwieklung verwendete Kühlmedium genüaend abceführt. Es bleibt n<B>Zn</B> also nur die in dem Ständerkern infolge der Ilvsterese und von 'N,#'irbe--Iströmen erzeugte Verlustwärme übrig; diese kann mit Hilfe verhäftnismässig geringer -.#len,-,en des Kühl mediums abgeführt werden.
Versuche haben auisserdem gezeigt, dass die gesamte Gasmenge, die für innengekühlte Generatoren gebraucht %vird, wesentlich kleiner ist als bei den übli chen nicht innengekühlten Generatoren. In einem Fall betrug die gesamte für einen innengekühlten Generator erforderliche Kühl- gasmenge weniger als die Hälfte der für einen nicht innengekühlten Generator der selben Leistung erforderlichen Menge.
Erfindungsgemäss ist eine dynamoelek- trisehe Maschine, die eine Hoehspannungs- Ständerwieklung, eine Niederspannungs-Läu- ferwieklung und ein gasdichtes Gehäuse auf weist, in dem ein Kühlgas umgewälzt wird, und in der wenigstens die Läuferwieklung mit Hilfe von Küh-lkanälen innengekühlt wird,
die in gut wärmeleitender Berührung mit den Läuferleitern angeordnet sind und an beiden Enden Einlassöffnungen für das Kühl.- gas und an zwischen den Läuferenden gele genen Stellen in den den Läufer und den Ständer trennenden Luftspalt mündende Aus- trittsöffnungen aufweisen, dadurch gekenn zeichnet, erstens, dass das Gehäuse Durch- lässe aufweist, die- sieh in einem den Ständer- kern umgebenden.
Raum axial vom einen Ende der Hasehine zum andern erstrecken, zweitens, dass der Luftspalt zwischen Ständer und Läufer gross genug ist, um- als Heissgas- sammelraurn Lind als Axialkanat für einen wesentlichen Teil des Kühlgases.
dienen zu können, drittens, dass der Läufer wenigstens an einem Ende ein Gebläse trägt, das so an- 1-geord-net ist, dass es von dem benachbarten Ende des Luftspalts Heissgas abzieht und viertens, däss Um-#vä17gäs-Führungsorgane vorm gesehen sind, umfassend:
Mittel zur Führun-- des von dem Gebläse abgegebenen Heissgases über im 31asehinengehäuse angeordnete Gas- kühlorgane, eine am einen Ende der Maschine vorgesehene.
Gasverbindung, die wenigstens einen Teil des gekühlten Gases dem benaeli- harten Ende der Durchlässe zuführt, und an beiden Enden der Maschine vorgesehene Gasverbindungen zwischen dem benachbarten Ende der Durehlässe und den an dem be- naehbarten Ende der Maschine befindliehen Einlassöffnungen der Kühlkanäle für die Läu- ferwieklung.
In der Zelehnuing sind verschiedene Aus führungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. <B>1</B> ist eine in der obern Hälfte _l-e- sehnitten,e Seitenansicht eines erfindungos'ge- mässen wasserstoffgekühlten Turbogenerators in einer Ausführun-sform, in der mir an einem Ende der Maschine zwei Vertikalkühler angeordnet sind, Diese Ausführungsform ist für alle Maschinen verwendbar, vielleicht mit Ausnahme von Maschinen, die höhere Leistim- gen haben, als die bisher gebauten,
die aber in der Zukunft vielleicht gebaut werden mögen.
Fig. 2,<B>3,</B> 4 und <B>5</B> sind Schnitte entlang den Linien II-II, III-III, IV-IV bzw. V-V der Fig. 1.
Fig. <B>6</B> ist ein horizontaler Teilsehnitt ent lang der Ebene VI-VI der Fig. <B>1.</B>
Fig. <B>7</B> und<B>8</B> zeigen in einem vertikalen bzw. horizontalen Längsschnitt eine andere Ausführungsform der Masehine, in der an beiden Enden der -Maschine Vertikalkühler verwendet werden.
Fig. <B>9</B> und<B>10</B> zeigen in einem vertikalen bzw. horizontalen Längsschnitt einen Genera tor mit einem System von hintereinander- geschalteten Gebläsen zum Unterschied von dem System mit parallel geschalteten Ge bläsen, gemäss Fig. <B>7</B> und<B>8.</B>
Fig. 12 und 14 zeigen in einem vertikalen bzw. horizontalen Längsschnitt eine Maschine, in der der Ständerkern nicht durch radial, sondern durch axial angeordnete Kühlkanäle gekühlt wird und eine andere Kühleranor(-l- nung vorgesehen ist.
Fig. <B>111</B> und<B>13</B> sind Sehnitte entlang den Ebenen XI-XI bzw. XIII-XIII der Fig. <I>l2.</I> Fig. <B>1</B> zeigt einen Turbogenerator als Bei spiel einer dynamoelektrisehen 'Maschine mit einem Ständer<B>15</B> und einem Läufer<B>16,</B> die durch einen Laftspalt <B>17</B> voneinander ge trennt sind.
Der Ständer<B>15</B> besitzt ein die Maschine im wesentlichen gasdieht unisehliessendes GehUuse, das einen zylindrisehen Aussen mantel<B>18</B> und zwei Lagersehilder <B>19</B> und<B>9-0</B> aufweist, die an den Enden des Aussenmantels vor--esehen sind. Das Gehäuse enthält eine (lasfüllung., vorzugsweise Wasserstoff, unter- einem CT'asdruek, der wenigstens 2,1 atü be trägt, vorzugsweise jedoch etwas höher ist.
Vorzugsweise wird Wasserstoff verwendet, doch kann man auch andere Gase mit einem niedrigeren Molekulargewieht als )Stickstoff anwenden. Das Molekular-ewieht soll niedric sein, damit die durch die Umdrehung des Läu fers<B>16</B> in dem Gas entstehenden Verluste niedrig bleiben.
Der Ständer<B>15</B> weist ferner einen zy-lin- drisehen Ständerkern 21 auf, in dem mehrere Nuten 22 für die Ständerwieklung vorgesehen sind (Fig. <B>5).</B> Ferner ist in dem Ständer eine inneiigA-ühlte Ständerwieklung <B>23</B> vorgesehen, die mit ihren Spulenseiten in den Nuten 22 lieut und mit ihren Spulenenden über die f,',nclen des Ständerkerns 21 hinausragt.
Diese S'tänderwieklung #23 ist. innengekühlt. Diesem Zweck dienen Kühlkanäle 294, die mit den K' <B>,</B> tänderleitern <B>,</B> in,einem guten Wärmeübertra- gUngsverhültnis stehen, so dass diese Ständer- leiter praktisch direkt gekühlt werden.
Die Kühlkanüle 24 für die Ständerwieklung haben ain einen Ende der Wieklung Einlassöffnun- gen 24a am andern Ende Austrittsöffnun- gen 24b.
Das Kühlmedium für die Ständerwiek- Jung wird durch deren Innenkühlkanäle mit Hilfe eines Umwälzsystems umgewälzt, das Mittel zur Kühlung des Kühlmediums für die Stiinderwieklung aufweist. Es ist zwar nicht notwendio-, aber zweckmässig, das Gehäuse- fülh,as als Kühlinedium für die Ständerwick- hing zu verwenden.
In diesem Fall münden die Kanaleinlässe #2,4a, in einen am einen Ende in der Maschine angeordneten Endraum -')4', die Kanalaustritte 24b in einen am andern Ende in der -Maschine angeordneten Endratun 24", so dass die #Ständerwicklung mit dem in dem Gehäuse enthaltenen Gas gekühlt wird. Dieses Cras wird seinerseits durch die naeli- stehend beschriebenen Kühler gekühlt.
Die 'C Ständerwieklung <B>23</B> ist gewöhnlich eine Mehr- phasen.wieklung. In den grossen Maschinen, in denen die Erfindung besonders vorteilhaft an wendbar ist, ist die'Ständerwieklung <B>23</B> gegen Ende mit einer Isolierung #25 (Fig. <B>5)</B> ver sehen, die für Spannungen von 1.0 <B>000</B> Volt oder mehr geeignet ist.
Ausserdem sind in dem Ständerkern 21 mehrere, Ständerkernkühlkanäle vorgesehen, die Radialsehlitze <B>26</B> bilden (Fig. <B>1</B> bis<B>10).</B>
Der Läufer<B>16</B> besitzt einen zylindrisehen Läuferkern<B>28</B> mit mehreren Axialnuten 2#9 für die Wicklung sowie eine innengekühlte Läuferwicklung 30, mit deren Leitern Kühl kanäle<B>3,1</B> in einem guten Wärmeübertra- gungsverhältnis stehen, so dass die Läuf erleiter im wesentlichen direkt gekühlt werden.
Vor zugsweise bzw. praktisch in jedem Anwen dungsfall der Erfindung haben die Kühl kanäle<B>'31</B> für die Läuferwicklung Einlassöff- nungen <B>32</B> an beiden Enden der Läuferwick lung und Austrittsöffnungen 3ss an mehreren Austrittsstellen, die zwischen den beiden En den des Läufers in den Wichlungsnuten ange ordnet sind. Diese Austrittsstellen sind ge wöhnlich im Bereich der Mitte des Läufer kerns gruppiert und stehen mit dem Luftspalt <B>17</B> über mehrere radiale Läuferschlitze 34 in Verbindung, die das Läuferkühlgas am Lkiferumfang abgeben.
Die Läuferwicklun gen<B>30</B> sind für eine viel niedrigere Spannung isoliert als die Ständerwicklungen <B>2,3,</B> so dass die Läuferisolierung viel dünner sein kann, manchmal so dünn, dass sie im Massstab der Zeichnungen nicht darstellbar ist.
Der Läuferkern<B>28</B> wird von der Läufer welle<B>3,5</B> getragen, die in zwei Lagergehäusen <B>36</B> gelagert ist, die ihrerseits in der Nähe der Lagerschilder<B>19</B> und'20 angeordnet sind. Den Lagergehäusen 316 sind geeignete Dichtungs ringe<B>37</B> zugeordnet, die die entsprechenden #Vellenenden gasdicht abschliessen. Die Welle ist am einen Ende an eine Kupplung<B>38</B> an geschlossen, über die die Maschine mit einer 'Turbine oder einer andern Kraftmaschine. in Verbindung steht.
Am andern Ende trägt die Welle zwei -Sehleifringe <B>39</B> für die Erregung der als Feldwieklung der Maschine dienenden Läuferwieklung 3#0. Der Luftspalt<B>17</B> hat eine Ein7elspaltlänge in der Grössenordnung von etwa<B>89</B> bis<B>1297</B> min und ist daher gross genug, um als Heissgas- sammelraum und als Axialkanal für einen wesentlichen Teil des Kühlgases der 211asehine dienen zu können, wie aus den naehstehenden Erläuterungen hervorgeht.
Es müssen -Mittel zum Umwälzen des Gases in dem Masehinengehäuse, <B>18, 1,9,</B> '20 vorge- .sehen sein. In der in Fig. <B>1</B> bis<B>6</B> dargestellten Ausführungsform der Erfindung bestehen diese Gasumwälzmittel aus einem einzigen Sauggebläse 41, das am einen Ende so auf dem Läuferkern an-eordnet ist, dass es von dem benachbarten Ende des Luftspaltes<B>17</B> und von dem Ständerendraum '-)4", in den die Aus trittsöffnungen 24b der Ständerwieklungs- kanäle münden, Gas abzieht.
Das Gebläse<B>-11</B> ist so gelagert, dass unterhalb des Gebläses ein oder mehrere axiale Umführungskanäle vorgesehen sind. Das Gebläse 41 ist vorzugs weise niehrstufig ausgebildet und kann zur raschen Bewegung des Gases in der Axialrieli- tung einen beträchtlichen Gebläsedr-Liek erzeu gen.
Ausserdem ist zur Kühlung des Umwälz- gases eine Wärmetauseheinriehtung erforder- liehl die innerhalb des Masehinengehäuses is, <B>19, 20</B> angeordnet ist. Die Wärmetausehein- riehtung bzw. die Kühler können beliebig kon struiert bzw. angeordnet sein. Vorzugsweise werden jedoch vertikal angeordnete Kühler verwendet, wie sie in Fig. <B>1</B> bis<B>10</B> dargestellt sind.
G ,emäss Fig. <B>1</B> bis <B>6</B> besteht die Wärme- taLiseheinriehtung aLis zwei Vertikalkühlern 44 und 45, die gemäss Fig. <B>1</B> zwischen den Aus,- C trittsöffnun-en 2-1b der 'Ständerwieklungs- kanäle und dem Lagersehild 20 angeordnet sind.
Das Gebläse 41 ist unterhalb oder inner halb der axialen Begrenzung jener End- windungen der Ständerwicklung angeordnet, denen die Austrittsöffnungen 24b benachbart sind, und gibt das Heissgas daher an jenen Teil des Gehäuses ab, in dem die beiden Kühler 44 und 45 vorgesehen sind.
Die beiden Verti kalkühler 44 und 45 sind zwischen dem Lager- gehäLise <B>36</B> und dem Aussenmantel<B>18</B> des Ge- häuses vorcesehen (Fi-. <B>6),</B> so dass das von dem Gebläse 41 axial abgegebene Heissgas sieh in zwei Ströme teilt, von denen der eine nach rechts durch den Vertikalkühler 44, der andere nach links durch den Vertikalkühler 45 strömt, wie aus dem Horizontalsehnitt in Fig. <B>6</B> ersichtlich ist.
.Jeder der Kühler 44 und 45 besitzt meh rere, im wesentlichen gerade, vertikal angeord nete, flüssigkeitsgekühlte Rippenrohre und ist an beiden Enden mit je einem Endstüek 47 abgeschlossen. Der (-'#elläuisema.ntel <B>18</B> ist mit Ausnehmungen 48 zur Aufnahme der Kühler ausgebildet. Diese Ausnehmungen haben driiekfeste Verstärkungen<B>51,</B> die um<B>je</B> eine Ansnehmung 48 herum am GehäLisemantel be festigt. sind.
Das obere und das untere End- stüek 47 jedes der beiden Kühler 44 und 45 ist hermetisch dicht, jedoch abnehrnbar an der dazugehörigen Verstärkung<B>51</B> befestigt, so dass nach Lösen der beiden-Endstücke 47 jeder Kühler vertikal aus der Maschine herausge hoben werden kann. Die Wasseransehlüsse <B>f</B>ür den Umlauf des Wassers oder eines andern Kühlmittels durch die Kühlerrohre sind vor zugsweise, am untern Endstück 47 vorgesehen (Fig. 2 und 3).
Zur Zuführung des Heissgases zum Gre- bläse 41 und den Kühlern 44 und 45 sind entsprechende Heissgasführungsorgane vorge sehen. Zu diesem Zweck ist der Endraum 24", in den die Anstrittsöffnungen 24b der Stän- derwieklungskanäle münden, dureh,eine zylin- drisehe oder bogenförmige äussere Zwisehen- wand <B>53,</B> eine flache Querseheibe 54,
die zwi- sehen den beiden Kühlern 44 und 45 auf den den Endwindungen des Ständers benaeh- barten Seiten derselben vertikal angeordnet ist, und durch das Gehäuse<B>55</B> desGebläses <B>11</B> begrenzt. Die Querscheibe 54 hat eine Mittel öffnung 5-1a, die mehr oder weniger hermetisch an die äussere Umfangsfläehe des C-Tebläse- gehäuse; <B>55</B> angeschlossen ist.
In dem Raum zwischen den beiden vertikal angeordneten Kühlern 44 und 45 ist ein Trieb- ter <B>56</B> vorgesehen, der das innere Ende des Lagers umgibt und mit seinem innern Ende die Stirnseite des umlanfenden Gebläses 41 fast berührt, so (lass an dieser Stelle nur wenig Gas austritt.
Auf diese Weise werden die vom (M)hise abgegebenen heissen Gase an der Stelie, an der sie sieh in zwei Ströme teilen, die nach rechts und links in die Kühler 44 und 45 fliessen, von dem innern Ende des 1,agers fernoehalten.
,An den dem Lagersehild '20 benachbarten Seiten der Kühler 44 und 45 erstreckt sieh zwischen den letzteren eine gewölbte Quer- selieibe <B>57,</B> die nach innen zur Scheibe 54 hin und von dem Lagerschild<B>'20</B> weg aLisge- bauelit oder .#),e-#völbt ist.
Diese gewölbte Quer- seheibe <B>57</B> hat eine Mittelöffn-ang 57a" die iiii wesentlichen hermetisch dicht an das wei tere Ende des Trichters<B>5.6</B> angeschlossen ist,
so da1 das zwischen den beiden Vertikal kühlern 44 und 45 na.eh rechts und links strö- iiiende Heissgas und das in dem flachen End- raum 57b zwischen der gewölbten Scheibe<B>57</B> und dem La.-ersehild 20 radial einwärts und dann durch den Trichter<B>56</B> axial einwärts in die unterhalb des Gebläses vorgesehenen l'iiifülii-uii,),
skänäle 42 strömende und zur l#Üblung der Läuferwicklungen an diesem Ende dienende Kaltgas voneinander getrennt werden.
Das von den Kühlern 44 und 45 abgege bene Kaltgas wird zur Innenkühlung der Läu- ferwieklung <B>30,</B> zur Innenküblung der Stän- derwieklung'23 und zur Kühlung des Ständer- kerns <B>21</B> verwendet.
In der Ausführunasform Oleilläss Fig. <B>1</B> bis<B>6</B> wird ein Teil des Kalt- den beiden Enden der Läuferwieklung <B>30</B> ein weitererTeil den Einlassöffnungen 24a der Ständerwieklung <B>23</B> und,ein weiterer Teil dein Aussenumfang der radialen Kühlseblitze <B><U>96</U></B> des Ständerkerns zugeführt.
Ein wesent- lielles Merkmal dieser Konstruktion ist ein am Umfang angeordneter axialer Durehgangs- kanal, zum Beispiel der Kanal<B>58</B> (Fig. <B>1),</B> der in dein Raum zwischen dem Aussenumfan- des Ständerkerns <B>21</B> und deniGrehäusemantel <B>1.8</B> eine axiale Verbindung zwischen den beiden Emden der Maschine herstellt.
Gemäss Fio-. <B>1</B> ist derStänder in bekannter Weise in der von dem Ständerkern 21 einge- nominenen i#xialläiio,e mit mehreren in Axial- t' abständen stehenden Spanten<B>6,1</B> bis 64 ver sehen, die sich von dem Gehäusemantel<B>18</B> nach innen erstrecken.
Der Spant<B>6,1</B> ist am einen Ende der zylindrischen oder bogenför migen Zwisehenwand #5,3 befestigt, die den Heissgasaustritts-Endraum 24" der Ständer- wieklungskühlung umgibt. Der an der Aussen seite dieser zylindrisehen oder bogenförmigen Zwisehenwand <B>53</B> angeordnete Raum 53a ist mit gekühltem Gas gefüllt, das von den zwei Kühlern 44 und 45 geliefert wird.
Gemäss Fig. <B>1</B> erstreckt sich der Durchgangskanal<B>58</B> von diesem ausserhalb der zylindrischen oder bogenfdrmigen Zwischenwand<B>53</B> gelegenen Kaltgasraum 513a, durch die ganze Maschine und mündet jenseits des Spants 64 in den Endraum 24', durch den das Kaltgas den Ein-, lassöffnungen 24a der Ständerwicklungs- kanäle und den an diesem Ende der Maschine liegenden Einlassöffnungen <B>32</B> zur Läufer wicklung zugeführt wird.
Der Horizontalschnitt in Fig. <B>6</B> zeigt, dass der ausserhalb der zylindrischen oder bogen- Törmigen Zwischenwand<B>53</B> gelegene Kaltgas- raum 53a auch mit dem Radialraum <B>57b</B> zwi schen der gewölbten Querscheibe<B>57</B> und dem Lagerschild 20 in Verbindung steht. Ein Teil des gekühlten Gases wird daher den an diesein Ende der Maschine befindlichen Einlassöff- nungen <B>32</B> zur Läuferwieklung zugeführt.
Am andern Ende der Maschine ist der Kaltgas-Endraum 24' von dem benachbarten Ende des Luftspalts<B>17</B> fast oder ganz abge schlossen, und zwar mit Hi#lfe eines ortsfesten zylindrisehen Leitbleehes <B>69</B> (Fig. <B>1),</B> das mit dem Läufer<B>16</B> an diesem Ende nur einen kleinen Spalt bildet und den Austritt von Kaltgas von dem Endraum 24,' direkt in den Luftspalt<B>17</B> an diesem Ende begrenzt bzw. praktisch unterbindet.
Der Durehgangskanal <B>58</B> hat seitliche<B>Öff-</B> nungen<B>70</B> zur Abgabe von Kaltgas in die Ringräume<B>70'</B> zwischen einander benachbar ten Spanten<B>61</B> bis 64. Diese Ringräume<B>70'</B> liegen zwischen dem Aussenumfang des Stän- derkerns 21 und dem zylindrischen Gehäuse mantel<B>18.</B> Da die radialen Kühlsehlitze <B>26</B> des Ständerkerns mit diesen ringförmigen Spanträumen <B>70'</B> in Verbindung stehen,
wird das Gas durch alle radialen Kühlschlitze<B>236</B> des Ständerkerns geführt und tritt nach Küh- lun- des letzteren als Reissgas in den Luft spalt<B>17</B> ein. Durch eine entsprechend kleine Bemessung der Öffnungen<B>70</B> des Durchgangs kanals<B>518</B> wird'dieser zur Kühlung des Stän- derkerns dienende Gasstrom so gedrosselt, dass die Gasströmung entsprechend aufgeteilt wird und jeder Teil die zu seiner Kühlung erfor derliche #Gasmenge erhält.
Der ausserhalb der zylindrisehen oder bogenförmigen Zwisehenwand 5#3 gelegene Kaltgasraum 53a kann einen fünften Spant <B>71</B> enthalten, den mehrere Ausnehmungen <B>72</B> durchsetzen (Fig. 4), so dass der ganze ausser halb dieser zylindrisehen oder bogenförmigen Zwischenwand<B>5,3</B> gelegene Raum effektiv einen einzigen Raum 53a darstellt, dessen Teile sämtlich miteinander in Verbindung stehen.
Die Wirkungsweise der Ausführungsforin gemäss Fig. <B>1</B> bis<B>6</B> sei nun kurz beschrieben. Das (T 'ebläse 41 gibt das von dem Luftspalt <B>17</B> und von dem an der Austrittsseite der Ständerwieklungskauäle gelegenen EndraLim -)
4" kommende Heissgas in den Raum inner halb der zylindrischen oder bogenförmigen Zwisehenwand <B>53</B> in zwei fStrömen ab<B>'</B> so dass es sieh nach rechts und links verteilt und seitlich durch die beiden Vertikalkühler 44 bzw. 45 strömt.
Die Kühler 44 und 45 geben gekühltes bzw. Kaltgas in den ausserhalb der zylindri- sehen oder bogenförmigen Zwisehenwand <B>53</B> gelegenen RaLim,5,3#a ab. Ein Teil dieses Gases strömt in den flachen Endraum <B>57b</B> zwischen der gewölbten Querseheibe <B>57</B> und dem Lager- sehild 20 an den Seitenräudern hinein und radial durch diesen Raum hindurch.
Wie im Höhenschnitt in Fig. <B>1</B> gezeigt, strömt dieses Gas axial weiter durch den 'Trichter<B>56</B> und die unterhalb des Gebläses liegenden Umfüh- rungskanäle 42 in die an diesem Ende der Hasehine befindliehen Einlassöffnungen <B>32</B> zui: Läuferwieklung.
Die übrige, Kaltluft in dem ausserhalb der zylindrischen oder bogenförmigen Zwischen wand<B>53</B> gelegenen Raum 53-a verlässt diesen n durch den Durehga-ngskanal <B>58.</B> Ein Teil des durch den Durchgangskanal strömenden Gases trift durch die Üffnungen <B>70</B> in die am Um fang des Ständerkerns angeordneten,
zwi- sehen den Spanten fi1 bis 64 liegenden ringför migen Kühlräume<B>70!</B> für den Ständerkern und strömt dann radial einwärts durch alle Ständerkühlsehlitze OS in den als H,eisso#as- sammelraum dienenden Luftspalt. <B>17.</B>
Der durch den ganzen Durehgangskanal <B>58</B> strömende Teil des Kaltgases gelangt in den Kaltluft-Endraum 24', in dem er sieh züm grössten Teil auf die Einlassöffnungen 24a der Ständerwicklungskanäle und die an die sem E, nde der Maschine befindliehen Einlass- öffnungen 202 für die Läuferwicklung aufteilt.
Ein sehr kleiner Teil des in diesen Endraum <U>94'</U> gelangenden Kaltgases tritt an dem Leit- bleeh <B>69</B> vorbei in das benachbarte Ende des Luftspaltes<B>17.</B> In manchen Maschinen kann das Leitbleeh 6#9 den Gaseintritt in das be- naehbarte Ende des Luftspalts sogar prak- tiseh vollständig unterbinden.
Das Innenkühlgas für die Ständerwieklan- gen <B>9-3</B> tritt gemäss Fig. <B>1</B> aus dem Endraum ')4' in die Einlassöffnungen 24a ein und durehst.römt die Kühlkanäle 24 für die Stän- derwieklung bis zum andern Ende der Ala- sehine,
an dem es als Heissgas durch die Austrittsöffnungen *24b in den Raum 24" innerhalb der zylindrisehen oder bogenförmi gen Zwisehenwand <B>53</B> tritt. Dort mischt es sieh mit dem aus dem Luftspalt<B>17</B> austreten den Heissgas. Dieses Heiss,-asgemiseh wird vom Gebläse 41 aufgenommen und erneut umgewälzt.
In der Ausführun,--sform gemäss Fig. <B>1</B> tritt das Innenkühlgas für die Läuferwiek- lung;30 in die Einlassöffnungen <B>322</B> all beiden Enden der Läuferwieklung <B>300</B> ein.
Ein kleiner Teil dieses Kühl,#,ases für die Läuferwicklang kann, nachdem es die Endteile der Läufer- wieklung <B>30</B> gekühlt hat, zum Beispiel durch die kleinen Offnungen <B>73</B> in Fig. <B>1</B> direkt dem Luftspalt<B>17</B> zugeführt werden.
Der ,grössere Teil des Kühlgases für die Läufer- wieklung strömt von beiden Enden axial durch die Innenkühlkanäle <B>31</B> für die Läuferwieklung zur Mitte des Läuferkerns 28, wo das heisse Gas durch die Austritts öffnungen<B>33</B> der Innenkühlkanäle <B>31</B> und die radialen Läufersehlitze 34 in den Luftspalt <B>17</B> tritt.
Gemäss Fig. <B>1</B> bis<B>6</B> wird ein grosser Luft spalt<B>17</B> verwendet, der den grössten Teil des Kühlmediums von den Kühlkanälen24 <B>für</B> den Ständerkern und den von der Läufer- wieklunc herführenden Austrittssehlitzen 34 aufnimmt und axial einem mehrstufigen Hoeh- cii-iiek--ebläse 41 zuführt, das am einen Ende des Läufers anceordnet ist.
Das Hochdruck <B>(</B> gas wird dann durch geeignete Kühler geblasen und das gekühlte Hoehdriieko,as <B>M</B> n den verschiedenen Einlassöffnun-,en zur Küh <B>e</B> lung- der innengekühlten Läuferwieklungen <B>30,</B> der innengekühlten Ständerwicklungen <B>23</B> und des 'Ständerkerns 221 zugeführt.
Diese Anordnung ermöglicht, eine beträchtliche Ver- einfaehung der zur Führung und Verteilung des Kühlmediums erforderlichen Leitorgane und die Verwendun- eines mit höherem Wir kungsgrad arbeitenden Gebläsesystems, das das Kühlmeditim unter höherem Gebläse- druck und mit höheren Kühlmedium,-,esehwiii- digkeiten umwälzen kann, weil an Stelle von zwei kleineren,
an jeeinem. Ende des Läufers angeordneten Gebläsen ein einziges mehrsta- figes Gebläse verwendet wird. Bei Anord- nuno, von nur einem Gebläse tritt nur ein eiii7i",er Gesehwindigkeitsdruckverlust auf und ist der Crebläsedruek grösser als die Summe der Drücke von zwei getrennten Gebläsen.
Die Verwendung eines einzigen mehrstufi gen Axialgebläses oder Kompressors 41 wird dadurch ermöglicht, dass nur ein kleines Gas volumen ",efördert zu werden braucht. Dieses kleine Gasvolumen wird seinerseits durch die Verwendung eines dichteren Gases (oder von höheren Gasdrüeken) und von höheren Gas- gesehwindigkeiten ermöglicht.
Da das Ge bläse ein kleineres Gasvolumen mit höheren Geschwindigkeiten fördert, arbeitet es mit höherem Wirkungsgrad Die Verwendun- eines Sau-,ebläses 41 <B>C</B> L, L, zum Abzug des 171eissgases aus den Kühlteilen der Maschine und zur direkten Abgabe des Heissgases an einen oder mehrere Kühler und anschliessender erneuter Umwälzung durch die Kühlkanäle der Maschine ist auch. des wegen vorteilhaft, weil ein Hochdruckventüa- tor infolge der Verdichtung eine beträchtliche Erwärmung bedingt, wenn das Gas eine Dichte hat, die der der Luft annähernd gleichkommt.
Bei der Prüfung der Maschine im Werk ist es zweckmässig, die Maschine für die normalen elektrischen und Isolations prüfungen und zum Auswuchten zunächst in Luft laufen zu lassen. Die Verwendung eines Sauggebläses an Stelle eines Gebläses, das das Gas von dem Kühler in die Kühlkanäle der Maschine bläst, hat daher den Vorteil, dass während dieser mit Lultkühlung durch geführten Werksprüfungen in die Maschine keine Luft geblasen wird, die infolge ihrer Verdichtung in dem mehrstufigen Gebläse auf eine Temperatur erwärmt wurde, die für die Wicklungen der Maschine zu hoch ist.
Wenn die Luft dann aus der Maschine abgesaugt oder abgeblasen und durch Wasserstoff er setzt wird, vermeidet das Hochdruck-Saug- gebläse die E, inführung auch nur der geringen Erwärmang, die, durch die Verdichtung des Wasserstoffes im Gebläse erzeugt wird, weil dieser verdichtete Wasserstoff vor seiner Einführung in die Kühlkanäle der Maschine zunächst durch den oder die Kühler strömt.
In den bekannten Kühlsystemen, in denen der Luftspalt nicht als Heissgassammelraum verwendet wurde, war es üblich, einen Teil des erwärmten Gases mit andern, nicht er wärmten Gasmengen zu mischen. Da dies er findungsgemäss vermieden wird, kann für das Heissgas eine höhere 'Temperatur verwendet werden, so dass das Temperaturgefälle zwi- sehen Gas und Wasser im Kühler und damit aLieh der Wirkungsgrad des Kühlers erhöht wird.
Bei Verwendung der vertikal angeordneten Kühle-r gemäss Fig. <B>1</B> bis,6 werden die heissen Gase gekühlt, ehe sie den Gehä-Luemantel <B>18</B> berühren. Dagegen kamen in früheren Syste men die heissen Gase mit'Teilen desGehäuse- mantels in Berührung, ehe sie durch den Kühler geleitet und dann in die Kühlkanäle der Masehine eingeführt wurden.
Die vorlie gende Konstruktion vermeidet also fast völlig die Dehnungs- und Sehwindungsspannungen im Gehäusemautel und andern Gehäuseteilen. In den sehr grossen Maschinen, in denen die Erfinduno, besonders vorteilhaft anwendbar ist, ist dies von besonderer Wichtigkeit.
Die Anordnun- der Vertikalkühler an einer Stelle, an der ihre Unterbringung keine zusätzlichen seitlichen A-Lisba-tiehungen des Gehäuses erfordert, ergibt eine für hohe Gas drücke besser geeignete Gehäusekonstruktion und ausserdem eine beträchtliche Verein fachung der im Innern der Kühler angeord neten Leitorgane für das Gas sowie eine Ver kleinerung der Baumasse, was für den Ver sand der Crrossmasehinen wichtig ist, für die die Erfindung mit besonderem Vorteil an gewendet werden kann.
Andere Vorteile, die durch die Verwen dung von vertikalen an Stelle von horizontalen Kühlern erzielt werden, bestehen in der Ver besserung des Aussehens, der Erleichterung der Reinigung Lind des Aus- Lind Einbaus der Kühler Lind in der besseren Zugängliehkeit der Gebläse und Wieklungen durch die Aus- nehmungen für die Kühler. Ausserdem ermög licht die Beseitigung der früher verwendeten Horizontalkühler aus den Spanträumen <B>70'</B> zwischen dem Aussenumfang desStänderkerns und dem Gehäusemantel die Verwendung von weniger tiefen Spanten.
Fig. <B>7</B> und<B>8</B> zeigen eine Kühlanordnung), mit parallel angeordneten Gebläsen. Dieses System ist zweckmässig, wenn in Anbetracht der geforderten Kühlleistung an beiden En den der Maschine Kühler vorgesehen sein müssen, entweder weil die Kühler Besehrän- kungen unterliegen oder in Anbetracht der Kühlbedingangen oder damit zwei versehie- dene Gebläsedräeke verwendet werden kön- neu,
der eine für die innengekühlten Wiek- lungen'23 und<B>30,</B> der andere für den Ständer- kern 21.
In der Maschine gemäss Fig. <B>7</B> und<B>8</B> sind ausser den beiden Vertikalkühlern 44, die an dem von dem La,-,ersehild,2#O begrenzten Ende der 'Maschine angeordnet sind, zwei weitere Vertikalkühler 74 an dem von dem Lager- sehild <B>19</B> begrenzten Ende der 31asehine vor gesehen. Das zweite Kühlerpaar 74 kann die gleiche Konstruktion aufweisen wie das erste Paar 44, kann jedoch manchmal etwas kleinere Kühler besitzen. Für das zweite Kühlerpaar 74 werden die gleichen Leit- oder Trenn organe 54",<B>55' 56'</B> und<B>57</B> verwendet wie fÜr das erste Kühlerpaar 4.4.
Die 'Teile 54', <B>5,5',</B> #56' und<B>57'</B> entsprechen den am an dern Ende der Maschine angeordneten Teilen 54,<B>55, 5,6</B> bzw. <B>57.</B>
In Fig. <B>7</B> und<B>8</B> entfällt das in Fig. <B>1</B> bis<B>6</B> gezeigte Luftspaltleitbleeh <B>69.</B> Anstatt- dessen ist ein zweites Sauggebläse<B>76</B> vorge sehen, das so angeordnet ist, dass es einen Teil des Heissgases aus dem benachbarten Ende des Luftspalts<B>17</B> absa-Ligt. Dieses zweite <B><I>kn</I></B> Gebläse<B>76</B> erzeugt einen viel kleineren Ge- bläsedrLiek als das zuerst beschriebene mehr- stufikn -e Gebläse 41.
In dem Ausführungs beispiel gemäss Fig. <B>7</B> -und<B>8</B> ist das zweite Crebläse <B>76</B> einstufig dargestellt. Im übrigen ist das zweite Gebläse<B>76</B> ebenso konstruiert wie das erste Gebläse 41 und mit den glei chen unter dem Gebläse angeordneten Um- führun-.skanälen 4,2 versehen.
Zur Tren nung der Sauggseite des zweiten Gebläses<B>76</B> von dem 1-loehdruel#-Kaltgas-Endraiim 24', von dem aus die innengekühlten )XVieklungen <B>23</B> und<B>3:
0</B> versorgt werden, ist ein z-vlindri- sehes Leitbleeh <B>77</B> vorgesehen, das an'diesein Ende der Maschine an dem Umfan- des Stän- derkerns 21 befestigt ist und sieh dicht an das das Gebläse<B>76</B> -um( gebende GebläseölehäLise <B>55'</B> heran erstreckt.
Im Horizontalsehnitt der Fig. <B>8</B> ist ge zeigt, dass die Kaltgas abgebenden Druck seiten der Vertikalkühler 74 des zweiten Paars von dein Hoelidriiel,#-K-altgas-Eildratini 24' durch quer angeordnete vertikale Scheide platten<B>78</B> getrennt sind.
Infolge der zusätz- liehen Anordnung dieser Sebeideplatten <B>78</B> gemäss Fig. <B>8</B> muss zwischen dem Hochdruck- Kaltgas-E, iidrauin 24' und dem Gebläseumfüh- rungskanal 42 an dem benachbarten Ende der Masehine eine Verbindung vorgesehen wer den.- Diese ist im Vertikalsehnitt der Fig. <B>7</B> dargestellt.
Zwischen den Scheiben 54' lind <B>57'</B> sind mehrere Kanäle<B>79</B> vorgesehen, durch die ein Teil des Hoehdruek-Kaltgases voll dem die Einlassöffnungen 24a der 'Ständer- wieklungskanäle versorgenden Endraum 24' abgezogen und an den tlachen Endraum 57b' zwischen der gewölbten Querseheibe <B>57</B> und dein Lagersehild <B>19</B> abgegeben wird.
Von dort wird das Gas dem weiteren Ende des Trieliters <B>56'</B> und von diesem den unter dem Gebläse<B>76</B> angeordneten Uinführungskanälen #n 42 zu,-eführt und versorgt das benachbarte Ende der iiinen,--ekühlt en Uhiferwicklun- geil <B>30.</B>
In der in Fi-. <B>7</B> und<B>8</B> gezeigten Gross- masebine hat das St5,ndergehäuse an Stelle der vier qpanten <B>61</B> bis 64 der Fig. <B>1</B> bis<B>- 6</B> sechs Spanten<B>81</B> bis<B>SG,</B> die innerhalb der von deni Ständerkern eingenommenen Axiallänge in axialen Abständen stehen.
Die .3panten <B>81</B> und<B>86</B> sind mehr oder weniger hermetisell dielit an die entsprechenden Enden des Stän- derkerns angeschlossen.
Wie in Fig. <B>1</B> bis<B>6</B> werden diese sechs Spanten<B>81</B> bis<B>816</B> wieder voll einem Durchgangskanal<B>88</B> durchsetzt (Fig. <B>7),</B> der das H.oehdruekkaltgas von dem ausserhalb der zylindrisehen oder gebogenen Zwisehen-evand <B>53</B> gelegenen Raum 5,3a dem Endraum 24' zuführt, der die Einlassöffnun- gen 24a des Ständerwicklungskanals -um gibt.
Züm Unterschied von dem Durchgangs kanal<B>58</B> der Fig. <B>1</B> sind die Seitenwände des Dureh-am,skanals <B>88</B> der Fig. <B>7</B> nicht durch- broehen, so dass der Kanal 818 kein Gas #in die Ringräume <B>70"</B> zwischen den aufeinander- C folgenden Spanten<B>81</B> bis 8#6 liefert.
Diese Ringräume 7,0" zwischen den aufeinander- folgenden Spanten<B>81</B> bis<B>86</B> sind -wie dies in Fig. <B>8</B> gezeigt ist<B>-</B> miteinander durch in den mittleren Spanten 82 bis<B>8,5</B> vorgesehene Ausnehmungen <B>82'</B> bis<B>85'</B> in Verbindung.
Die ganze Ringraumgruppe 70#' steht mit den Ausgangsseiten der Niederdruekkühler <B>C</B> 74 über Kanäle 8#9 (Fig. <B>8)</B> in Verbindung, die von den Seheideplatten <B>78</B> zu dem Spant <B>86</B> führen.
Nachstehend sei die Wirkungsweise der in Fig. <B>7</B> und<B>8</B> dargestellten Maschine besehrie- ben. Das aus dem Austrittsendra-Lun '-y4" der Ständerwieklungen <B>2-3</B> und dem benachbarten Ende des Luftspalts.<B>17</B> kommende Heissgas wird von dem mehrstufigen Sauggebläse 41 auf einen hohen Gebläsedruck verdichtet und durch die zwei Kühler 44 dem -Hochdruck- Kalt-asraum 53a, zugeführt,
der ausserhalb der zvlindrischen oder gebogenen Zwischen wand<B>53</B> an diesem Ende der Maschine liegt. Dieser 1-Ioeh(Triiek-Kaltgasraum 53a steht mit den an diesem Ende der Maschine befindliehen Einlassöffnungen <B>32'</B> zur Läuferwieklung über den einwärts gewölbten 'Teil der Querscheibe <B>57</B> in Verbindung- (Fig. <B>7</B> und 8,). Diese Luft strömt zwischen der gewölbten Scheibe<B>57</B> und dein Lagersehild 20 radial einwärts zum Trichter<B>5,6.</B>
Der Hoehd-ruek-Kaltgas-Endraum 5,3a, der von der Austrittsseite der Kühler 44 versorgt wird, steht mit dem Kartgas-Endraum 24' am andern Ende der Maschine über den Durehgangskallal <B>88</B> (Fig. <B>7)</B> in Verbindung. Dieser Hochdruek-Kaltgas-Endraum 24' um schliesst die Einlassöffnungen 24a der Stän- derwieklungskanäle und führt ihnen Gas zu.
Ausserdem steht der Raum 24# mit den an diesem Ende der Maschine befindlichen Ein- lassöffnungen <B>32</B> zu der Läi--tferwieklung über die Kanäle<B>79</B> und den flachen Endraum, 57b' zwischen der gewölbten Scheibe<B>57</B> und dem Lagerschild<B>1,9</B> in Verbindung.
Dieses kalte Druek-as zür Kühlung der Ständerwicklung <B>Zn</B> 13 <B>23</B> und der Läuferwieklung <B>30</B> wird von dem den Ständerkern 21 kühlenden Kaltgas ge- ZD trennt gehalten.
Die Kühlung des Ständerkerns wird ge mäss Fig. <B>7</B> und<B>8</B> mit Hilfe- des einstufigen Sauggebläses<B>76</B> bewirkt, das die erforder- liehe Heissgasmenge aus dem benachbarten Ende des Luftspalts<B>17</B> abzieht und auf einen viel niedrigeren Gebläsedr-Liek verdichtet, als er in dem mehrstufigen Gebläse 41 erhalten wird.
Dieses verdichtete Heissgas wird von dem einstufigen fGebläse <B>76</B> durch das zweite Vertikalkühlerpaar 74 und von der Austritts seite dieser Kühler durch die Kanäle<B>89</B> ('Fig. <B>8)</B> an die Ringräume<B>70"</B> zwischen den Spanten<B>81</B> bis<B>816</B> abgegeben. Diese Rin.'g- räume <B>M'</B> stehen in Verbindung mit dein Aussenumfang aller radialen Ständerkern- Kühl#sehlitze <B>26,</B> die das Gas nach der Küh lung des Ständerkerns21 alsHeissgas in den Luftspalt abgeben.
Dadurch wird das relativ kleine Druekgefälle, das für die in relativ mir geringem Ausmass erforderliche Ständer- kernkühlung benötigt wird, von einem Nieder- druekgebläse,76 erzeugt. Infolgedessenbraueht man diese Gasmenge nicht auf das gleiche hohe Druckgefälle zu verdichten, das für die Innei-A,:
ühlung der Wieklungen erforderlich ist, und es dann auf das Dniekgefälle züi drosseln, das für die Kühlschlitze<B>26</B> des Stän- derkerns benötigt wird.
In der in Fig. <B>7</B> und<B>8</B> gezeigten Aus führungsform hat die Anordnung von Verti kalkühlern ebenfalls die an Hand der Fi.-. <B>1</B> bis<B>6</B> aufgezeigten Vorteile und ermöglicht ausserdem eine einfache Anordnung von vier an Stelle von nur zwei Vertikalkühlern. Auf diese Weise wird die Kühlkapazität entspre chend den Anforderungen sehr grosser Ma- sehinen erhöht oder der Platzbeda.rf der ein zelnen Kühler verringert.
Das in Fig. <B>9</B> und<B>10</B> dargestellte System mit hintereinand'ergesehalteten Gebläsen ist fÜr Turbogeneratoren geeignet, in denen ein Gasaustritt nur am einen Ende des Luft spalts möglich ist, oder in Fällen, in denen die Einsparung an Gebläseleistung den durch die Verwendung von zwei hintereinanderge- sehalteten Gebläsen bedingten konstruktiven Mehraufwand rechtfertigt.
In Fio,. <B>9</B> und<B>10</B> sind zwei an gegenüber liegenden Enden des Läuferkerns angeordnete Gebläse<B>91</B> und<B>91'</B> dargestellt. Beide Gebläse <B>91</B> und<B>91'</B> sind in F'ig. <B>9</B> und<B>10</B> einstufig dargestellt, da., wie nachstehend erläutert wird, die beiden Gebläse hintereinandergesehaltet sind-, um das für die Innenkühlung der Ständerwieklung <B>2,3</B> und der Läuferwieklung <B>30</B> erforderliche Dr-Liekgefälle zu erzeugen, während die Ständerkernkühlung mit Hilfe des Dr-Liek,
-efälles bewirkt. wird, das nur von dem Gebläse<B>91</B> allein erzeugt wird. Dies wird nachstehend erläutert. Das Gebläse 91 (Figl. <B>9</B> und<B>10)</B> ist ein Sauggebläse, das Gas von dein benachbarten <B>E,</B> nde des Luftspalts und von der Kammer 24" abzieht, die das Gas von den Austrittsöff nungen 94b der Ständerwieklungskanäle er hält. Dies entspricht der Funktion des mehr stufigen Gebläses 41 der Fig. <B>1</B> bis<B>8.</B> Das Gebläse<B>91</B> ist mit den notwendigen Umfüh- rungskanälen 42 versehen und gibt das Heiss gas an zwei Vertikalkühler 44 und 45 ab.
Dabei ist die Anordnum, von Leitbleehen bzw. Zwisehenwänden die gleiche wie sie an Hand von Fig. <B>1</B> bis<B>8</B> für das von dem Lager- sehild 120 begrenzte Ende der Maschine be schrieben wurde.
Gemäss Fie. <B>9</B> und<B>10</B> hat der Ständer vier Spanten<B>92</B> bis 91ä, die den sechs Spanten<B>81</B> bis<B>R6</B> der Fig. <B>7</B> und<B>8</B> entsprechen. Jeder dieser Spanten hat eine Ausnehmung <B>92'</B> bis <B>95',</B> so dass die die zviindrisehe oder bogen förmige Zwischenwand umgebende Kaltgas- zone 53a mit der entsprechenden Zone<B>96</B> in Verbindung steht, die eine zylindrisehe oder bogenförmige Zwisehenwand <B>97</B> am andern, von dem Lagerschild<B>19</B> begrenzten Ende der Maschine umgibt.
Die Ausnehmungell <B>92',</B> -9'a' und 94' verbinden die Kaltgaszone 53a ausserdem mit den ringförmigen Spant- räumen <B>70",</B> die ihrerseits mit den am Aussen. umfang liegenden Enden aller radialen Kühl schlitze<B>26</B> des Ständerkerns 211 in Verbin dung stehen.
Gemäss Fig. <B>9</B> und <B>10</B> bläst das zweite Gebläse<B>91'</B> das Gas axial einwärts zu dem Ständerkern 21 und dem Läuferkern<B>28.</B> Die ses Gebläse<B>911'</B> erhält Gas auf seiner<U>Saug-</U> seite über einen Kanal<B>98,</B> der mit der die zylindrisehe oder bogenförmige Zwischenwand <B>97</B> umgebenden Kaltgaszone 96 in Verbindung steht.
Das Gebläse<B>91'</B> fü-,t seinen Gebläse- druck dem des Gebläses<B>91</B> hinzu, so dass ein Gesamtdruek-efälle erzeugt wird, -unter dem das Kühlgas in eine Hoehdruek-Innen- kühlgaszone <B>99</B> geblasen wird, die mit den Einlassöffnungen 24a, des 'Ständer- wicklungskanals und mit den an diesem Ende der Maschine befindliehen Einlass-, Öffnungen 3,
29 zu der Läuferwieklung in <B>k3</B> Verbindung steht. An diesem der Innen- kühlgaszone <B>99</B> benachbarten Ende der Ma- sehine ist der Luftspalt durch ein geeignetes rin-förmi,res oder zvlindrisehes Leitbleeh <B>100</B> fast oder -anz blockiert.
n Gemäss Fig. <B>9</B> ist die zylindrische oder gebogene Zwischenwand <B>97,</B> die die äussere Begrenzung der 1-loehd-ruel#:-Kühlgaszone <B>99</B> darstellt, mit einer Atistrittsöffnung <B>101</B> ver sehen, die über einen Durchgangskanal 102 mit der gewölbten Querseheibe <B>5,7</B> in Verbin- dun- steht und daher das Hochdruck-Kühl-as dem flachen Endraum. <B>57b</B> zwischen der Scheibe<B>57</B> und dem Lagersehild 20 an jenem Ende der -Maschine zuführt, an dem die Kühler 44 und 45 angeordnet sind.
Das Gas wird also über den Trichter<B>56</B> und die Ge- bläse--Umführungskanäle 42 den an diesem Ende der -.Nlasehine befindliehen Einlassöff- nungen <B>32</B> zur Läuferwieldung zugeführt.
1)er Dureh--,ranoskanal 1012 ist in dem zwischen dein Aussenumfang des Ständerkerns 21 und dein zylindrisehen Gehäusemantel<B>18</B> gele- (Yenen Ringra-um angeordnet und durchsetzt entsprechende Löcher, die in den Spanten92 bis<B>95</B> Tig. <B>9)</B> speziell für diesen Kanal vor- ,(Ze.sehen sind.
Im Betrieb der Ausführungsform der Er findung gemäss Fig. <B>9</B> und<B>10</B> erhält das Ge- 1)1Hse <B>91</B> natürlieh das aesamte Heissgas und <B>m</B> fördert es über die beiden Vertikalkühler 44 und 45 an die erste Kalt-aszone 53,a unter <B>C</B> einem Druck, der geeignet ist, die erforderliche Kühlgasmenge, durch die radialen Kühlsehlitze <B>'26</B> des Ständerkerns 21 zu drücken.
Diese 1-Itändersehlitze geben die darin erwärmten G'ase in den Luftspalt<B>17</B> a!b. Der nicht durch die Ständerkernsehlitze <B>26</B> geführte Rest des teilverdiehteten Kühlgases strömt dareh die Spantansnehmun- 9#5' in die Aussenzone<B>96,</B> aus der er zum zweiten Gebläse<B>91'</B> gelangt,
das seinen Gebläsedruek dem des ersten Ge bläses<B>91</B> hinzidtigt und somit ein Hoch- (Ii-iiek-Külil,-#as erzeugt, das an diesem Ende der 31asehine in die Innenkühlkanäle 24 der '-',tänderwieklun- und an beiden Enden der --Hasehine in die Einlassöffnunwen <B>3,2</B> zur Läu- ferwieklun,r eintritt.
Die Ständerwieklungs- C <B>k2</B> kanäle 24 geben das darin erwärmte Gas in die Heissgaszone 24" ab, die mit der Saugseite des ersten Gebläses<B>9,1</B> in Verbindung steht. Das erwärmte Kühlgas für die Läuferwick lung tritt durch die Austrittsöffnungen 34 des Läuferkerns in den Luftspalt<B>17,</B> aus dem es zur Saugseite des Gebläses<B>911</B> abgezogen wird.
In weiteren Ausführungsformen der Er findung können in dem Ringraum zwischen dem Aussenumfang des Ständerkerns 21 und dem zylindrischen Gehäusemantel<B>18</B> hori zontal- angeordnete Kühler verwendüt wer den. Ausserdem kann eine Ständerkernküh- lung mit axial angeo'rdneten Kernkühlkanälen vorgesehen werden, die das Gas nicht an den Luftspalt<B>17</B> abgeben. Diese Möglieli- keiten sind in Fig. <B>11</B> bis 14 dargestellt.
Gemäss Fig. <B>11</B> bis 14 wird in der Maschine das gleiche Gebläse 41 und die gleiche Läufer kühlung verwendet wie in Fig. <B>1</B> bis<B>6.</B> Da gegen sind die- Kühler, die Kühlung des, Stän- derkerns und die Leitorgane, Zwischenwände und sonstigen Gasführungsorgane anders aus gebildet.
Gemäss Fig. <B>1,1</B> bis 14 hat das Ma schinengehäuse einen zylindrisehen Innen mantel<B>10,3,</B> der im Abstand innerhalb des zylindrisehen Aussenmantels<B>18</B> angeordnet ist, Die Druckseite des Gebläses 41 fördert in einen Kanal 104, der in geringem Abstand von dem Lagerschild, 20 in den zylindrischen Innenmantel<B>103</B> mündet.
Jener Teil, des Innenmantels<B>10,3,</B> in den der von dem Gebläse kommende Kanal 104 mündet, ist an geeigneten Stellen, zum Bei spiel oben und -unten, mit mehreren Öffnun gen<B>105</B> (Fig. 12 und 1,3,) versehen, die das verdichtete Heissga#s in den benachbarten Teil des Ringraums zwischen den beiden Mänteln <B>103</B> und<B>18</B> abgeben.
An in Winkelabständen von<B>90</B> Grad um den Umfang dieses zwischen den Mänteln<B>10,3</B> i und <B>18</B> befindlichen Ringraums verteilten Stellen sind vier in der Längsrichtung an geordnete Kühler<B>107</B> vorgesehen, die sich von dem einen Lagerschild<B>19</B> zum andern Lager- sehild '20 über die ganze Länge der Maschine! erstrecken.
Quer durch den Ringraum zwi- sehen den beiden -Mänteln<B>103</B> und<B>18</B> er strecken sieh eine beliebige Anzahl von Span ten, zum Beispiel sieben #Spanten <B>111</B> bis<B>117.</B> Die Spanten 112 bis<B>117</B> sind in jener Länge untergebracht, die der Ständerkern 21 ein nimmt b7w. umgeben den Ständerkern 21. Dagegen ist der Spant<B>111</B> an einer Stelle an geordnet, die zwischen den Heissgasöffnungen <B>1,05</B> und dem ihnen benachbarten Ende des Ständerkerns 21 bzw. dem Spant 112 liegt.
ZD Das aus den Öffnungen<B>105</B> austretende Heissgas verteilt sieh über die ganze Länge der Räume lüf; Lind<B>1061,</B> die von dein Innenmantel<B>103</B> und dem Aussenmantel <B>18</B> radial und von den beiden obern Kühlern<B>107</B> (Raum 10#6) oder den beiden untern Kühlern<B>107</B> (Raum 106') seitlich be grenzt sind. Um diese Längsverteilung des Heissgases in den Räumen<B>106</B> und<B>106'</B> zu ermöglichen, sind zwisehen den Spanten<B>111</B> bis<B>117</B> oben und unten Durchlässe vorge sehen, die durch Öffnungen<B>10V</B> in den sie ben Spanten<B>111</B> 'bis<B>117</B> gebildet werden Wig. <B>1,1</B> bis<B>13).</B>
Gemäss Fi-. <B>11</B> und<B>13</B> verlassen die heissen Gase die Heiss-asräume 1.0,6 und lW an der Ober- bzw. Unterseite der Maschine und strömen in der Umfangsriehtung durch die benachbarten Kühler<B>1.0,7,</B> die sie als Kalt- oder Kühlgas verlassen, das in den Kalt- gasräumen <B>118</B> und<B>118'</B> gesammelt wird, die in dem gleichen Niveau angeordnet sind wie der Läufer<B>16</B> der Maschine und von dem Innenmantel,
<B>103</B> und dein Aussenmantel<B>18</B> radial und von dem rechten Kühlerpaar<B>106</B> (Raum<B>118)</B> oder von dem nicht gezeigten linken Kühlerpaar (Raum seitlich be grenzt werden.
In den Räumen<B>11,8</B> und<B>118'</B> verteilt sieh das Kalt-as durch Öffnungen<B>118"</B> in den sieben Spanten<B>111</B> bis<B>117</B> über die ganze Länge der Maschine. Die Öffnungen 11,8" sind knapp ober- bzw. unterhalb der Horizontal- aehse an-eordnet:
Tig. <B>1,1</B> und 13#). Aus den Kaltgasräumen <B>118</B> und 118f wird das ver dichtete Kaltgas an mehreren über die Länge dieser Räume verteilten Stellen radial ein- wärt,s abgegeben, wie nachstehend erläutert wird.
Zunächst sei das in Fig. 12 und 14 ge zeigte Ständerkühlsvstem beschrieben. Wie in diesen Figuren gezeigt, wird der Ständer- kern 21 mit Hilfe von mehreren axial bzw. in der Längsriehtun g angeordneten Kernkühl kanälen l'20 gekühlt, die sieh vom einen Ende des Ständerkerns zum andern über die ganze Länge desselben erstrecken.
Das Kühlgas kann jeden dieser axialen Kernkanäle 1:20 ohne Unterbrechung in seiner ganzen Länge durch strömen. Bei sehr langen Maschinen kann es jedoch zweel#mässi--- sein, diese axialen Kern kanäle gemäss Fig. 12 und 14 an zwei oder mehreren Stellen zu unterteilen, zum Beispiel durch die radialen Kühlsehlitze 121 und 122, die in Abständen voneinander zwischen den Enden des Stinderkerns 21 vorgesehen sind. Diese radialen Kühlsehlitze sind an ihren dem Luftspalt zugekehrten innern Enden bei <B>123</B> geschlossen, während sie an ihrem Aussen- umfana offen sind.
Der Radialsehlitz 121 steht mit einem ringförmigen Umfangsrauni, 121' in Verbindung, der knapp unter dem zwischen den beiden Spanten<B>113</B> Lind 114 ge legenen Raum angeordnet ist. Der radiale Kernkühlsehlitz steht mit einem ring- förmigen der knapp Umfangsraum unter dem zwischen 122' in Verbind-Lin,
#" den beiden <B>'</B> Spanten 11.5 und<B>116</B> gelegenen Raum ange- Zn 21 ordnet ist. Der Zweck dieser Räume wird nachstehend erläutert.
Wenn. wir -uns nun wieder den in Fig. <B>1.1</B> und 14 gezeigten Kaltgasräumen <B>118</B> und<B>118'</B> zuwenden, so ist erkennbar, dass der Innen mantel<B>103</B> mit gewissen Öffnungen versehen ist, die etwa auf dem gleichen Niveau ange ordnet sind wie der Läufer<B>16.</B> An dem dein Lagersehild <B>'-)0</B> benachbarten äussersten Ende des Innenmantels<B>103</B> und zwischen diesem Lagersehild 20 und dem Druekkanal 104 des Gebläses 41 ist der Innenmantel<B>103</B> mit einer oder mehreren Öffnungen 124 Vera sehen,
die einen Teil des Kaltgases radial einwärts in den flachen Endraum 124' in der Nähe des Lao,ersehildes 20 abgeben. In diesem Endraum strömt das Gas axial ein- wärts durch die Umführungskanäle 42 zu den an diesem Ende, der Masehine befind- liehen Einlassöffnungen 32 zur Läuferwiek- lun-. Am andern Ende, der Maschine ist der Innenmantel.<B>1013</B> mit einer oder meh reren Öffnunaen 125 (Fig. 14) versehen,
die Kaltgas in den Kaltgas-jEndraum 12ss an dem. von dem Lagersehild <B>19</B> begrenzten E'nde der Maschine abgeben. Der Endraum <B>126</B> steht mit den Einlassöffnungen 24a der Kühlkanäle für die Ständerwieklung,
den an diesem Ende der Maschine befindlichen Einlassöffniingen 32 zur Läuferwicklung und den an diesem Ende der Maschine an- .geordneten -Mündungen der Axialkanäle <B><U>120</U></B> des Ständerkerns frei in Verbindung.
Wie in Fi". <B>1</B> ist der Luftspalt<B>17</B> an diesem Ende fast oder ganz durch ein Luftspaltleitbleeh geselilossen, so dass aus dem Kaltgas-End- raum <B>12,6</B> in das benachbarte Ende des Luft spalts<B>17</B> mir wenig oder gar keine Luft ein tritt.
Ausser den vorstehend beschriebenen öff- nungen 124 und 125, die Kaltgas von den Räumen<B>118</B> und<B>118'</B> abgeben, ist der Innen mantel<B>103</B> mit drei weiteren Öffnungen<B>127,</B> .128 und<B>129</B> versehen, die etwa auf dem Niveau des Läufers<B>16</B> angeordnet sind (Fi-. 14).
Die Öffnung 12,7 des Innenmantels lW steht mit dem vorstehend beschriebenen rin##-förnii-en Umfangsraum 12-l' in Verbin der Kaltgas radial einwärts in den radialen Kühlsehlitz IM des Ständerkerns ab,--ibt. Von dieser Stelle strömt das Kaltgas in zwei entgegengesetzten Richtungen in die beiden benachbarten Teile, der axialen Kühl kanäle 120.
Die Öffnung 1218 des Innenman tels<B>103</B> steht mit dem andern vorstehend be- sehriebenen ringförinigen Umfangsraum 122 in Verbindung, ist jedoch von.
dem Ringraum zwischen den beiden Spanten<B>115</B> und<B>116</B> init Hilfe eines kurzen Radialkanals <B>128'</B> ge trennt, der sich von der Öffnung 128 za dein ,.,esehlossenen Ende eines Axialkanals <B>130</B> er- streekt, der seinerseits die Spanten<B>115,</B> 114, <B>113</B> und 112 durchsetzt und vor Erreichen des Spants <B>111</B> endet.
Dieses Ende des Axial- kanals, <B>130</B> ist ebenfalls geschlossen und steht mit einem kurzen Radialkanal <B>EH'</B> in Ver bindung, der seinerseits mit der Öffnung<B>129</B> des Innenmantels 1020 in Verbindung steht, die in den Heissgasraum 2,4" mündet, der mit der Saugseite des Gebläses, 41 in Verbindung steht.
Die Wirkungsweise der in Fig. <B>11</B> bis 1.4 geze <B>-</B> igten Einrichtung sei wie folgt zusammen- gefasst: Aus den Kaltgasräumen <B>118</B> und<B>118'</B> wird Kaltgas durch die horizontal angeord neten Öffnungen 124,<B>125</B> und<B>12,7</B> in drei verschiedene- Leitwege abgegeben. Die<B>Öff-</B> nung 12,4 gibt Kaltgas an das linke Ende der Läuferwicklungen<B>30</B> ab. Die Öffnung<B>127</B> gibt Kaltgas an die zwischen den Enden der axial angeordneten Kühlkanäle 120 des Stän- derkerns liegende Stelle 121 ab.
Von diesem Raum werden drei Kaltgasströme abgegeben, und zwar in die Einlassöffnungen 24a der Ständerwicklungskanäle, die an diesem Ende der Maschine befindlichen Einla.ssöffnungen <B>3L9</B> zur Läuferwieklung und die an diesem Ende der Maschine gelegenen Axialkanäle 120. Die Innenkühlkanäle 24 für die Ständerwiel,- lung münden in den Heissgasraurn 241' am linken Ende der Maschine.
Die Innenkühl- kanäle für die Läuferwicklung münden über die zentral angeordneten Austrittsöffnungen 34 in den Luftspalt<B>17,</B> der seinerseits mit dem Heissgasraum 24" am linken Ende der Maschine in Verbindung steht. Die Axial- kanäle 120 des Ständerkerns erhalten Kaltaas an zwei Stellen, wie vorstehend aufgezeigt, und geben das in ihnen erwähnte Gas in den Hüissga-sraum 2#4" am linken Ende der Ma- sehine, ab.
Die axialen Kühlkanäle 120, des Ständer- kerns können gemäss F'ig. <B>11</B> bis 14 aus ver- sehiedenen Gründen klein und nur in gerin ger Anzahl vorgesehen sein, weil von dem Ständerkern nur eine geringe Wärmeinenge abgeführt zu werden braucht, nachdem die Verlustwärme der Ständerwicklung durch Innenkühlung abgeführt wurde,
ferner weil in die Kühlkanäle des Ständerkerns keine heissen Gase von dem Luftspalt eingeführt werden und weil mit einem hohen Wasser stoff- bzw. Gebläsedruek gearbeitet wird, wie es für die Innenkühlung der Ständer- und Läuferwiekluii",en erforderlich ist.
Die spe zielle Kombination eines innengekühlten Turbogenerators mit einem Luftspalt, der zür Sammlung und Führung von heissen Gasen dient, kann auch eine beträchtliche Herab setzung des Volumens des Ständerkerns er möglichen, wenn man an Stelle der gewöhn- liehen Radialsehlitze den Kern mit axialen Kanälen ausbildet.
In allen Ausführungsformen der Erfind dung wird eine Vermisehung von heissen und kalten Gasen in dem Luftspalt<B>17</B> vermieden, der in jedem Fall nur als Heissgas-Sammel- rauni dient.
Indoor cows dynamo electric machine The invention relates to. d # namoelectronic machines, for example hydrogen-internal (1- cooled T-arc generators, in which the heat generated in the stator and rotor corrugation is dissipated directly from the winding conductors through internal cooling ducts.
So far, such internally cooled -31a- - "have been designed with the same stator cooling as was used in turbo generators for several decades, that is, long before the introduction of internal cooling.
The usual method of cooling <B> 'C </B> the stator cores of Miasehinen, in which the ratio of length to diameter is as large, as for example in turbo generators, consists in the stator core with a large number of radial To provide cooling braids, which are arranged between small sheet metal stacks and surrounded by several rin- förinicen circumferential cooling zones,
<I> n </I> which alternately serve for the supply and removal of the Kühlinediams. Air was initially used as the cooling gas, and hydrogen has been used since around <B> 1930 </B>; it was guided through the radial cooling slots in a zigzag path, in which the gas was first drawn radially inwards to the air gap, then radially outwards in the closest core slot group to the adjacent outlet zone surrounding the stator core,
then into the next inlet zone surrounding the stator core and then radially inward through the stator core slots to the air gap and so far. The air gap for cooling the stator core was only used to forward the cooling medium from one group of radial, ial inlet ducts to the adjacent group of radial outlet ducts of the stylus core.
In the known arrangement, the hot gas fed into the air gap by the rotor was also mixed with the cooling gas for the stator core so that the temperature at the hottest sleeve of the stator core was increased considerably.
The invention is based on the knowledge that the old or customary method described above for cooling the stator core in internally cooled turbo generators is completely inexpedient.
The internal cooling channels for the stünder and rotor windings lead the. total copper losses b - w. the entire conductor heat effectively in the cooling medium. that flows through these internal cooling channels. Therefore, only the relatively small amount of heat generated by the hysteresis and eddy currents in these parts needs to be dissipated from your stator and rotor core.
The heat is sufficiently dissipated from the rotor core by the cooling medium used for the internal cooling of the bank. There remains n <B> Zn </B> thus only the heat loss generated in the stator core as a result of the Ilvsterese and of 'N, #' irbe currents; this can be removed with the help of proportionally less -. # len, -, en of the cooling medium.
Tests have also shown that the total amount of gas that is needed for internally cooled generators is significantly smaller than with conventional generators that are not internally cooled. In one case, the total amount of cooling gas required for an internally cooled generator was less than half the amount required for a non-internally cooled generator of the same power.
According to the invention, a dynamo-electrical machine which has a high-voltage stator mechanism, a low-voltage rotor mechanism and a gas-tight housing in which a cooling gas is circulated and in which at least the rotor mechanism is internally cooled with the aid of cooling ducts,
which are arranged in good heat-conducting contact with the rotor conductors and have inlet openings for the cooling gas at both ends and outlet openings opening into the air gap separating the rotor and the stator at points between the rotor ends, characterized by, firstly, that the housing has passages, which see in a surrounding the stator core.
Space extend axially from one end of the bobbin to the other, secondly, that the air gap between the stator and rotor is large enough to - as a hot gas collecting space and as an axial channel for a substantial part of the cooling gas.
Thirdly, that the runner carries a fan at least at one end, which is so arranged that it draws off hot gas from the adjacent end of the air gap, and fourthly, that the surrounding air guide elements are seen include:
Means for guiding the hot gas emitted by the fan over gas cooling elements arranged in the nose housing, one provided at one end of the machine.
Gas connection which supplies at least a part of the cooled gas to the benaeli hard end of the passages, and gas connections provided at both ends of the machine between the adjacent end of the passage passages and the inlet openings of the cooling channels for the passages at the near end of the machine. ferwieklung.
In the Zelehnuing various exemplary embodiments of the invention are shown. Fig. 1 is a side view of a hydrogen-cooled turbo generator according to the invention in an embodiment in which two vertical coolers are arranged at one end of the machine , This embodiment can be used for all machines, perhaps with the exception of machines that have higher outputs than those previously built,
but which may be built in the future.
Fig. 2, <B> 3, </B> 4 and <B> 5 </B> are sections along the lines II-II, III-III, IV-IV and V-V of Fig. 1, respectively.
Fig. 6 is a horizontal partial section along the plane VI-VI of Fig. 1
FIGS. 7 and 8 show, in a vertical and horizontal longitudinal section, another embodiment of the machine in which vertical coolers are used at both ends of the machine.
FIGS. 9 and 10 show, in a vertical or horizontal longitudinal section, a generator with a system of fans connected in series, as opposed to the system with fans connected in parallel, according to FIG Fig. 7 and 8
12 and 14 show, in a vertical and horizontal longitudinal section, a machine in which the stator core is cooled not by radially but by axially arranged cooling ducts and another cooling arrangement is provided.
Figs. 111 and 13 are chord lines along the planes XI-XI and XIII-XIII of Fig. <I> 12. </I> Fig. 1 </B> shows a turbo generator as an example of a dynamo-electric machine with a stator <B> 15 </B> and a rotor <B> 16 </B> separated by a gap <B> 17 </B> are separated.
The stand <B> 15 </B> has a housing that is essentially gas-tight and has a cylindrical outer shell <B> 18 </B> and two bearing plates <B> 19 </B> and <B> 9- 0, which are provided at the ends of the outer jacket. The housing contains a gas filling, preferably hydrogen, under a CT pressure which is at least 2.1 atmospheres, but is preferably somewhat higher.
Hydrogen is preferably used, but other gases with a lower molecular weight than nitrogen can also be used. The molecular weight should be low so that the losses resulting from the rotation of the rotor <B> 16 </B> in the gas remain low.
The stator 15 also has a cylindrical stator core 21, in which several grooves 22 are provided for the stator swing (FIG. 5). Furthermore, in the stator an inbuilt stator shape <B> 23 </B> is provided, which lies with its coil sides in the grooves 22 and with its coil ends protrudes beyond the f, ', nclen of the stator core 21.
This change is # 23. internally cooled. This purpose is served by cooling channels 294 which, with the K '<B>, </B> stand conductors <B>, </B> in, have a good heat transfer ratio so that these stator conductors are practically directly cooled.
The cooling cannula 24 for the stand wedge have inlet openings 24a at one end of the cradle and outlet openings 24b at the other end.
The cooling medium for the Ständerwiek-Jung is circulated through its internal cooling channels with the aid of a circulation system which has means for cooling the cooling medium for the Stiinderwieklung. It is not necessary, but practical, to use the housing as a cooling medium for the stator winding.
In this case the channel inlets # 2,4a open into an end space arranged at one end in the machine - ') 4', the channel outlets 24b open into an end tube 24 "arranged at the other end in the machine, so that the # stator winding with The gas contained in the housing is cooled. This crash is in turn cooled by the cooler described in the following.
The 'C stand shape <B> 23 </B> is usually a multi-phase shape. In the large machines in which the invention can be used particularly advantageously, the 'stand wedge 23' towards the end is provided with insulation # 25 (Fig. 5), which is suitable for voltages of 1.0 <B> 000 </B> volts or more.
In addition, several stator core cooling channels are provided in the stator core 21, which form radial bellows <B> 26 </B> (FIGS. <B> 1 </B> to <B> 10). </B>
The rotor <B> 16 </B> has a cylindrical rotor core <B> 28 </B> with several axial grooves 2 # 9 for the winding and an internally cooled rotor winding 30, with its conductors cooling channels <B> 3,1 </ B> have a good heat transfer ratio so that the rotor conductors are essentially directly cooled.
Before preferably or practically in every application of the invention, the cooling ducts 31 for the rotor winding have inlet openings 32 at both ends of the rotor winding and outlet openings 3ss at several outlet points which are arranged between the two ends of the rotor in the Wichlungsnuten. These exit points are usually grouped in the middle of the rotor core and are connected to the air gap 17 via several radial rotor slots 34 which emit the rotor cooling gas on the circumference of the rotor.
The rotor windings <B> 30 </B> are insulated to a much lower voltage than the stator windings <B> 2,3, </B> so that the rotor insulation can be much thinner, sometimes so thin that it is on a scale of the Drawings cannot be represented.
The rotor core <B> 28 </B> is carried by the rotor shaft <B> 3,5 </B>, which is mounted in two bearing housings <B> 36 </B>, which in turn are located near the end shields < B> 19 </B> and'20 are arranged. Suitable sealing rings <B> 37 </B> are assigned to the bearing housings 316 and seal the corresponding shaft ends in a gas-tight manner. One end of the shaft is connected to a coupling <B> 38 </B> via which the machine is connected to a turbine or another prime mover. is connected.
At the other end, the shaft has two slip rings <B> 39 </B> for the excitation of the rotor shaft 3 # 0, which serves as a field force of the machine. The air gap <B> 17 </B> has a single gap length in the order of magnitude of about <B> 89 </B> to <B> 1297 </B> min and is therefore large enough to be used as a hot gas collecting space and as an axial channel to be able to serve for a substantial part of the cooling gas of the 211ase, as can be seen from the explanations below.
Means for circulating the gas must be provided in the machine housing, <B> 18, 1,9, </B> '20. In the embodiment of the invention shown in FIGS. 1 to 6, these gas circulation means consist of a single suction fan 41 which is arranged at one end on the rotor core in such a way that it gas is withdrawn from the adjacent end of the air gap <B> 17 </B> and from the stand end space '-) 4 ", into which the outlet openings 24b of the stand rocking channels open.
The fan <B> -11 </B> is mounted in such a way that one or more axial bypass ducts are provided below the fan. The fan 41 is preferably designed with low stages and can generate a considerable fan leech for rapid movement of the gas in the axial direction.
In addition, a heat exchanger unit is required for cooling the circulating gas, which is arranged inside the machine housing is 19, 20. The heat exchanger device or the cooler can be constructed or arranged as desired. Preferably, however, vertically arranged coolers are used, as shown in FIGS. 1 to 10.
G, in accordance with FIGS. <B> 1 </B> to <B> 6 </B>, the heating system consists of two vertical coolers 44 and 45 which, according to FIG. 1, are located between the - C admission openings 2-1b of the stator swing channels and the bearing shield 20 are arranged.
The fan 41 is arranged below or within the axial delimitation of those end turns of the stator winding to which the outlet openings 24b are adjacent, and therefore emits the hot gas to that part of the housing in which the two coolers 44 and 45 are provided.
The two vertical coolers 44 and 45 are provided between the bearing housing <B> 36 </B> and the outer jacket <B> 18 </B> of the housing (FIG. 6), </ B > so that the hot gas axially emitted by the fan 41 divides into two streams, one of which flows to the right through the vertical cooler 44, the other to the left through the vertical cooler 45, as shown in the horizontal section in FIG. 6 / B> can be seen.
Each of the coolers 44 and 45 has several, essentially straight, vertically angeord designated, liquid-cooled finned tubes and is closed at both ends with an end piece 47. The (- '# elläuisema.ntel <B> 18 </B> is designed with recesses 48 for receiving the cooler. These recesses have anti-friction reinforcements <B> 51 </B> that are <B> each </B> a recess 48 is fastened around the housing jacket.
The upper and lower end pieces 47 of each of the two coolers 44 and 45 are hermetically sealed, but attached to the associated reinforcement 51 so that they can be removed so that after the two end pieces 47 have been detached, each cooler is vertically out of the Machine can be lifted out. The water connections for circulating the water or another coolant through the cooler tubes are preferably provided on the lower end piece 47 (FIGS. 2 and 3).
To supply the hot gas to the blower 41 and the coolers 44 and 45, corresponding hot gas guide elements are provided. For this purpose, the end space 24 ″, into which the inlet openings 24b of the stator swivel channels open, is through a cylindrical or arched outer diaphragm wall <B> 53, </B> a flat transverse disk 54,
which is arranged vertically between the two coolers 44 and 45 on the sides thereof near the end turns of the stator, and delimited by the housing 55 of the fan 11. The transverse disk 54 has a central opening 5-1a, which more or less hermetically connects to the outer circumferential surface of the C-blower housing; <B> 55 </B> is connected.
In the space between the two vertically arranged coolers 44 and 45, a drive <B> 56 </B> is provided which surrounds the inner end of the bearing and with its inner end almost touches the face of the rotating fan 41, so ( let only a little gas escape at this point.
In this way, the hot gases given off by the (M) hise are kept away from the inner end of the cylinder at the point where they are divided into two streams that flow to the right and left into the coolers 44 and 45.
On the sides of the coolers 44 and 45 adjacent to the bearing shield 20, an arched transverse disk <B> 57, </B> extends inwardly towards the disk 54 and from the bearing shield <B> '20 <between the latter / B> weg aLisge- bauelit or. #), E- # is vaulted.
This arched transverse disk <B> 57 </B> has a central opening 57a "which is essentially hermetically sealed to the further end of the funnel <B> 5.6 </B>,
so that the hot gas flowing between the two vertical coolers 44 and 45 to the right and left and that in the flat end space 57b between the curved disc 57 and the blade shield 20 radially inward and then through the funnel <B> 56 </B> axially inward into the l'iiifülii-uii provided below the fan,),
Channels 42 flowing cold gas and serving to block the rotor windings at this end are separated from one another.
The cold gas given off by the coolers 44 and 45 is used for internal cooling of the rotor casing <B> 30, </B> for internal cooling of the stator casing 23 and for cooling the stator core <B> 21 </B> .
In the embodiment oleil according to FIGS. <B> 1 </B> to <B> 6 </B>, part of the cold end of the two ends of the rotor wedge <B> 30 </B> becomes a further part of the inlet openings 24a of the stator wedge < B> 23 </B> and, another part of the outer circumference of the radial cooling flashes <B><U>96</U> </B> of the stator core.
An essential feature of this construction is an axial passage channel arranged on the circumference, for example the channel <B> 58 </B> (Fig. <B> 1), </B> which runs into the space between the outer circumference. of the stator core <B> 21 </B> and the housing shell <B> 1.8 </B> creates an axial connection between the two ends of the machine.
According to Fio-. <B> 1 </B> The stator is in a known manner in the i # xialläiio, e nominated by the stator core 21 with several axially spaced frames <B> 6,1 </B> to 64 ver see which extend from the housing shell <B> 18 </B> inward.
The frame <B> 6,1 </B> is attached to one end of the cylindrical or arched intermediate wall # 5,3, which surrounds the hot gas outlet end space 24 "of the stator cooling cooling. The one on the outside of this cylindrical or arched The space 53 a arranged between the partition wall 53 is filled with cooled gas supplied from the two coolers 44 and 45.
According to FIG. 1, the through-channel 58 extends from this cold gas space 513a, which is located outside the cylindrical or arched partition wall 53, through the entire machine and opens beyond it of the former 64 into the end space 24 ', through which the cold gas is fed to the inlet openings 24a of the stator winding ducts and the inlet openings 32 for the rotor winding located at this end of the machine.
The horizontal section in FIG. 6 shows that the cold gas space 53a situated outside the cylindrical or arched partition <B> 53 </B> also with the radial space <B> 57b </B> between the curved transverse disk <B> 57 </B> and the bearing plate 20 is connected. A part of the cooled gas is therefore fed to the inlet openings 32 at one end of the machine for the purpose of swinging the rotor.
At the other end of the machine, the cold gas end space 24 'is almost or completely closed off from the adjacent end of the air gap <B> 17 </B>, with the aid of a stationary cylindrical guide plate <B> 69 </B> (Fig. 1), which forms only a small gap with the rotor <B> 16 </B> at this end and the exit of cold gas from the end space 24 'directly into the air gap <B > 17 </B> limited or practically prevented at this end.
The through-channel <B> 58 </B> has lateral <B> openings </B> openings <B> 70 </B> for the delivery of cold gas into the annular spaces <B> 70 '</B> between each other Frames <B> 61 </B> to 64. These annular spaces <B> 70 '</B> are located between the outer circumference of the stator core 21 and the cylindrical housing jacket <B> 18. </B> As the radial cooling braids <B> 26 </B> of the stator core are connected to these annular frame spaces <B> 70 '</B>,
the gas is guided through all radial cooling slots <B> 236 </B> of the stator core and, after the latter has cooled, it enters the air gap <B> 17 </B> as cracking gas. A correspondingly small dimensioning of the openings <B> 70 </B> of the passage channel <B> 518 </B> throttles this gas flow, which serves to cool the stator core, so that the gas flow is divided accordingly and each part the receives the amount of gas required to cool it.
The cold gas space 53a located outside the cylindrical or arched intermediate wall 5 # 3 can contain a fifth frame 71 which is penetrated by several recesses 72 (FIG. 4) so that the whole outside half of this cylindrical or arched partition <B> 5, 3 </B> effectively represents a single space 53a, the parts of which are all connected to one another.
The mode of operation of the embodiment according to FIGS. 1 to 6 will now be briefly described. The (T 'ebläse 41 gives that of the air gap <B> 17 </B> and of the EndraLim located on the exit side of the stator swing channels -)
4 ″ of hot gas coming into the space inside the cylindrical or arched partition <B> 53 </B> in two streams from <B> '</B> so that it looks to the right and left and distributed laterally through the two vertical coolers 44 or 45 flows.
The coolers 44 and 45 emit cooled or cold gas into the RaLim, 5,3 # a located outside the cylindrical or arched partition <B> 53 </B>. Part of this gas flows into the flat end space <B> 57b </B> between the arched transverse disk <B> 57 </B> and the bearing shield 20 on the rudders and radially through this space.
As shown in the vertical section in FIG. 1, this gas continues to flow axially through the funnel 56 and the bypass ducts 42 located below the fan into the at this end of the hare Inlet openings located <B> 32 </B> zui: runner like ring.
The remaining cold air in the space 53-a located outside the cylindrical or arched partition <B> 53 </B> leaves this space through the passage channel 58. Part of the air flowing through the passage channel Gas enters through the openings <B> 70 </B> into the area around the stator core,
Between the ribs fi1 to 64 there are annular cooling spaces <B> 70! </B> for the stator core and then flows radially inward through all stator cooling braids OS into the air gap serving as the H, eisso # as collecting space. <B> 17. </B>
The part of the cold gas flowing through the entire passage channel 58 enters the cold air end space 24 ', in which it largely sees the inlet openings 24a of the stator winding channels and those located at this end of the machine Inlet openings 202 for the rotor winding divides.
A very small part of the cold gas reaching this end space <U> 94 '</U> passes the baffle <B> 69 </B> into the adjacent end of the air gap <B> 17. </B> In In some machines, the baffle 6 # 9 can almost completely prevent gas from entering the near end of the air gap.
The internal cooling gas for the stator like sounds <B> 9-3 </B> enters according to FIG. 1 from the end space ') 4' into the inlet openings 24a and flows through the cooling channels 24 for the Stand up to the other end of the alasehine,
at which it emerges as hot gas through the outlet openings * 24b into the space 24 ″ within the cylindrical or arched partition <B> 53 </B>. There it mixes with the one emerging from the air gap <B> 17 </B> This hot gas mixture is taken up by the fan 41 and circulated again.
In the embodiment according to FIG. 1, the internal cooling gas for the rotor curve 30 enters the inlet openings <B> 322 </B> at both ends of the rotor curve <B> 300 </ B> a.
A small part of this cooling, #, ases for the rotor winding can after it has cooled the end parts of the rotor asklung <B> 30 </B>, for example through the small openings <B> 73 </B> in Fig. <B> 1 </B> are fed directly to the air gap <B> 17 </B>.
The larger part of the cooling gas for the rotor movement flows axially from both ends through the internal cooling channels <B> 31 </B> for the rotor movement to the center of the rotor core 28, where the hot gas flows through the outlet openings <B> 33 </ B> of the internal cooling channels <B> 31 </B> and the radial rotor core braid 34 enter the air gap <B> 17 </B>.
According to Figs. <B> 1 </B> to <B> 6 </B>, a large air gap <B> 17 </B> is used, which draws most of the cooling medium from the cooling channels24 <B> for </ B> accommodates the stator core and the outlet slot strands 34 leading from the runner-like valve and supplies it axially to a multi-stage high-speed blower 41, which is arranged at one end of the runner.
The high pressure <B> (</B> gas is then blown through suitable coolers and the cooled Hoehdriieko, as <B> M </B> n the various inlet openings for cooling <B> e </B> the internally cooled rotor like <B> 30 </B>, </B> the internally cooled stator windings <B> 23 </B> and the 'stator core 221 supplied.
This arrangement enables a considerable simplification of the guide elements required for guiding and distributing the cooling medium and the use of a higher efficiency blower system which can circulate the cooling medium under higher blower pressure and with higher cooling medium, esehwiii- because instead of two smaller ones
on each one. At the end of the rotor, a single multi-stage fan is used. In the case of an arrangement of only one fan, there is only a small drop in speed pressure and the pressure is greater than the sum of the pressures of two separate fans.
The use of a single multistage axial fan or compressor 41 is made possible by the fact that only a small volume of gas needs to be conveyed. This small volume of gas is in turn made possible by the use of a denser gas (or higher gas pressures) and higher gas velocities enables.
Since the blower conveys a smaller volume of gas at higher speeds, it works with greater efficiency. The use of a suction blower 41 <B> C </B> L, L, for extracting the ice gas from the cooling parts of the machine and for direct Delivery of the hot gas to one or more coolers and subsequent renewed circulation through the cooling channels of the machine is also possible. This is advantageous because a high-pressure ventilator causes considerable heating as a result of the compression if the gas has a density that approximates that of the air.
When testing the machine in the factory, it is advisable to first run the machine in air for normal electrical and insulation tests and for balancing. The use of a suction fan instead of a fan that blows the gas from the cooler into the cooling ducts of the machine has the advantage that no air is blown into the machine due to its compression in the multi-stage Blower has been heated to a temperature too high for the windings of the machine.
When the air is then sucked or blown out of the machine and replaced by hydrogen, the high pressure suction fan avoids the introduction of even the small amount of heat generated by the compression of the hydrogen in the fan because this compressed hydrogen before its introduction into the cooling channels of the machine first flows through the cooler or coolers.
In the known cooling systems in which the air gap was not used as a hot gas collecting space, it was customary to mix part of the heated gas with other, not he warmed amounts of gas. Since this is avoided according to the invention, a higher temperature can be used for the hot gas, so that the temperature gradient between gas and water in the cooler and thus also the efficiency of the cooler is increased.
When using the vertically arranged coolers according to FIGS. 1 to 6, the hot gases are cooled before they touch the housing jacket 18. In contrast, in earlier systems the hot gases came into contact with parts of the housing jacket before they were passed through the cooler and then introduced into the cooling channels of the machine.
The present construction thus almost completely avoids the elongation and visual winding stresses in the housing and other housing parts. In the very large machines in which the invention can be used particularly advantageously, this is of particular importance.
The arrangement of the vertical cooler at a point where their placement does not require any additional lateral A-Lisba-ties of the housing results in a housing construction that is more suitable for high gas pressures and also a considerable simplification of the guide elements for the inside of the cooler Gas and a reduction in the building mass, which is important for the Ver sand of the Crrossmasehinen, for which the invention can be applied with particular advantage.
Other advantages that are achieved by using vertical instead of horizontal coolers consist in the improvement of the appearance, the ease of cleaning and installation and removal of the cooler and the better accessibility of the fans and sounding through the out - allowances for the cooler. In addition, the elimination of the previously used horizontal coolers from the frame spaces <B> 70 '</B> between the outer circumference of the stator core and the housing shell enables the use of less deep frames.
FIGS. 7 and 8 show a cooling arrangement) with fans arranged in parallel. This system is useful if, in view of the required cooling capacity, coolers have to be provided at both ends of the machine, either because the cooler is subject to restrictions or in view of the cooling conditions or two different fan speeds can be used.
one for the internally cooled movements'23 and <B> 30, </B> the other for the stator core 21.
In the machine according to FIGS. 7 and 8, apart from the two vertical coolers 44, they are arranged at the end of the machine that is delimited by the la, ersehild, 20 are, two further vertical coolers 74 are seen at the end of the 31ase line delimited by the bearing shield 19. The second pair of coolers 74 may be of the same construction as the first pair 44, but may sometimes have slightly smaller coolers. For the second pair of coolers 74, the same guide or separating elements 54 ″, 55 '56' and 57 are used as for the first pair of coolers 4.4.
The 'parts 54', <B> 5,5 ', </B> # 56' and <B> 57 '</B> correspond to the parts 54, <B> 55, 5, arranged at the other end of the machine 6 </B> or <B> 57. </B>
In FIGS. 7 and 8, the air gap baffle <B> 69. <shown in FIGS. <B> 1 </B> to <B> 6 </B> is omitted / B> Instead, a second suction fan <B> 76 </B> is provided, which is arranged in such a way that it extracts part of the hot gas from the adjacent end of the air gap <B> 17 </B>. This second <B><I>kn</I> </B> fan <B> 76 </B> generates a much smaller fan blow than the multi-stage fan 41 described first.
In the embodiment according to FIGS. 7 and 8, the second crepe blower 76 is shown in one stage. Otherwise, the second fan 76 is constructed in the same way as the first fan 41 and is provided with the same bypass ducts 4, 2 arranged under the fan.
To separate the suction side of the second blower <B> 76 </B> from the 1-loehdruel # cold gas end rail 24 ', from which the internally cooled) rings <B> 23 </B> and <B> 3:
0 are supplied, a z-vlindri- sehes Leitbleeh <B> 77 </B> is provided, which is attached to this one end of the machine on the circumference of the stator core 21 and look closely at the Fan <B> 76 </B> -um (giving fan oil casing <B> 55 '</B> extended.
In the horizontal section of FIG. 8 it is shown that the cold gas emitting pressure side of the vertical cooler 74 of the second pair of your Hoelidriiel, # - K-altgas-Eildratini 24 'by transversely arranged vertical sheath plates <B > 78 </B> are separated.
As a result of the additional arrangement of these side plates 78 according to FIG. 8, there must be between the high-pressure cold gas E, iidrauin 24 'and the fan bypass duct 42 at the adjacent end of the A connection is generally provided. This is shown in the vertical section in FIG. 7.
Several channels 79 are provided between the disks 54 'and 57' through which a portion of the high pressure cold gas supplies the end space 24 'which supplies the inlet openings 24a of the' stator vibration channels' withdrawn and delivered to the flat end space 57b 'between the arched transverse disk <B> 57 </B> and your bearing shield <B> 19 </B>.
From there, the gas is fed to the further end of the tri-liter <B> 56 '</B> and from this to the inlet ducts #n 42 arranged under the blower <B> 76 </B> and supplies the adjacent end of the secondary , - cools in the Uhifer winding cool <B> 30. </B>
In the in Fi-. <B> 7 </B> and <B> 8 </B> the large masebine shown has the St5, change housing instead of the four qpants <B> 61 </B> to 64 of Fig. <B> 1 </ B> to <B> - 6 </B> six frames <B> 81 </B> to <B> SG, </B> which are spaced apart axially within the axial length assumed by the stator core.
The .3panten <B> 81 </B> and <B> 86 </B> are more or less hermetically sealed to the corresponding ends of the stator core.
As in FIGS. <B> 1 </B> to <B> 6 </B>, these six frames <B> 81 </B> to <B> 816 </B> are again full of a through channel <B> 88 </B> penetrates (Fig. <B> 7) </B> of the high pressure cold gas from the space 5,3a located outside the cylindrical or curved intermediate edge <B> 53 </B> to the end space 24 ' feeds, which are the inlet openings 24a of the stator winding duct -um.
In contrast to the through channel 58 of FIG. 1, the side walls of the main channel 88 of FIG. 7 are / B> not penetrated, so that the channel 818 does not deliver any gas # into the annular spaces <B> 70 "</B> between the consecutive frames <B> 81 </B> to 8 # 6.
These annular spaces 7.0 "between the successive frames <B> 81 </B> to <B> 86 </B> are - as shown in Fig. <B> 8 </B> <B> - </B> in connection with one another through recesses <B> 82 '</B> to <B> 85' </B> provided in the middle frames 82 to <B> 8,5 </B>.
The entire annulus group 70 # 'is connected to the output sides of the low-pressure cooler <B> C </B> 74 via channels 8 # 9 (Fig. <B> 8) </B>, which are connected to the side plates <B> 78 < / B> lead to the bulkhead <B> 86 </B>.
The mode of operation of the machine shown in FIGS. 7 and 8 will be described below. The hot gas coming from the outlet end-Lun'-y4 "of the stator wedges <B> 2-3 </B> and the adjacent end of the air gap. <B> 17 </B> is compressed by the multi-stage suction fan 41 to a high fan pressure and through the two coolers 44 to the -high-pressure cold-gas space 53a,
which lies outside the cylindrical or curved partition <B> 53 </B> at this end of the machine. This 1-Ioeh (Triiek cold gas space 53a is connected to the inlet openings <B> 32 '</B> located at this end of the machine for the rotor movement via the inwardly curved part of the transverse disk <B> 57 </B> - ( 7 and 8. This air flows between the curved disk 57 and your bearing shield 20 radially inwards to the funnel 5, 6
The Hoehd-ruek cold gas end space 5, 3 a, which is supplied from the outlet side of the cooler 44, is connected to the kart gas end space 24 'at the other end of the machine via the passage channel 88 (FIG B> 7) </B> in connection. This high-pressure cold gas end space 24 'closes the inlet openings 24a of the stator resilience channels and supplies them with gas.
In addition, the space 24 # with the inlet openings <B> 32 </B> located at this end of the machine stands between the fan valve via the channels 79 and the flat end space 57b ' the curved disc <B> 57 </B> and the bearing shield <B> 1,9 </B>.
This cold pressure for cooling the stator winding <B> Zn </B> 13 <B> 23 </B> and the rotor like <B> 30 </B> is kept separate from the cold gas cooling the stator core 21 .
The stator core is cooled according to FIGS. 7 and 8 with the aid of the single-stage suction fan 76, which draws the required amount of hot gas from the the adjacent end of the air gap 17 and compressed to a much lower blower leech than is obtained in the multi-stage blower 41.
This compressed hot gas is released from the single-stage fan <B> 76 </B> through the second pair of vertical coolers 74 and from the outlet side of these coolers through channels <B> 89 </B> ('Fig. 8) </ B> delivered to the annular spaces <B> 70 "</B> between the frames <B> 81 </B> to <B> 816 </B>. These ring spaces <B> M '</ B> are in connection with the outer circumference of all radial stator core cooling braids <B> 26, </B> which release the gas as hot gas into the air gap after cooling the stator core21.
As a result, the relatively small pressure gradient which is required for the stator core cooling, which is required to a relatively small extent, is generated by a low-pressure fan 76. As a result, one does not need to compress this amount of gas to the same high pressure gradient that is necessary for the inner A,:
It is necessary to cool the movements, and then throttle it down to the Dniek slope which is required for the cooling slots <B> 26 </B> of the stator core.
In the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the arrangement of vertical coolers also has the same characteristics as shown in FIGS. <B> 1 </B> to <B> 6 </B> and also enables a simple arrangement of four instead of only two vertical coolers. In this way, the cooling capacity is increased in accordance with the requirements of very large machines or the space requirements of the individual coolers are reduced.
The system shown in Fig. 9 and 10 with fans arranged one behind the other is suitable for turbo generators in which gas can only escape at one end of the air gap, or in some cases in which the saving in blower power justifies the additional constructive effort caused by the use of two blowers placed one behind the other.
In Fio ,. <B> 9 </B> and <B> 10 </B> show two fans <B> 91 </B> and <B> 91 '</B> arranged at opposite ends of the rotor core. Both fans <B> 91 </B> and <B> 91 '</B> are shown in FIG. <B> 9 </B> and <B> 10 </B> shown in one stage, since, as will be explained below, the two fans are placed one behind the other - in order to cool the inside of the stator <B> 2,3 </ B> and the rotor like <B> 30 </B> to generate the required Dr-leech gradient, while the stator core cooling with the help of the Dr-leech,
-fallen causes. which is generated only by the fan 91 alone. This is explained below. The fan 91 (FIGS. 9 and 10) is a suction fan that draws gas from the adjacent end of the air gap and from the chamber 24 "withdraws the gas from the outlet openings 94b of the stator swing ducts. This corresponds to the function of the multi-stage fan 41 in FIGS. <B> 1 </B> to <B> 8. </B> The fan <B > 91 </B> is provided with the necessary bypass ducts 42 and delivers the hot gas to two vertical coolers 44 and 45.
The arrangement of guide plates or partition walls is the same as that described with reference to FIGS. 1 to 8 for the end of the machine delimited by the bearing shield 120 has been.
According to Fie. <B> 9 </B> and <B> 10 </B> the stand has four frames <B> 92 </B> to 91ä, which correspond to the six frames <B> 81 </B> to <B> R6 Correspond to FIGS. 7 and 8. Each of these ribs has a recess <B> 92 '</B> to <B> 95', </B> so that the cold gas zone 53a surrounding the double-walled or arched partition wall with the corresponding zone <B> 96 </ B> is connected, which surrounds a cylindrical or arched intermediate wall <B> 97 </B> at the other end of the machine that is delimited by the end shield <B> 19 </B>.
The recesses 92 ', -9'a' and 94 'also connect the cold gas zone 53a to the annular bulkheads 70 ", which in turn are connected to the outer circumference Ends of all radial cooling slots <B> 26 </B> of the stator core 211 are in connection.
According to FIGS. 9 and 10, the second fan 91 'blows the gas axially inward to the stator core 21 and the rotor core 28 / B> This blower <B> 911 '</B> receives gas on its <U> suction </U> side via a channel <B> 98 </B> with the cylindrical or arched partition < B> 97 </B> surrounding cold gas zone 96 is in communication.
The fan <B> 91 '</B> adds its fan pressure to that of the fan <B> 91 </B>, so that a total pressure is generated, -under which the cooling gas in a high pressure- Inner cooling gas zone <B> 99 </B> is blown, which with the inlet openings 24a, of the 'stator winding channel and with the inlet openings 3, located at this end of the machine,
29 is related to the runner weight in <B> k3 </B>. At this end of the machine adjacent to the internal cooling gas zone 99, the air gap is almost or entirely blocked by a suitable circular, resilient, or cylindrical guide plate <B> 100 </B>.
n According to FIG. 9, the cylindrical or curved partition <B> 97 </B> represents the outer boundary of the 1-loehd-rule #: - cooling gas zone <B> 99 </B> , with a step opening <B> 101 </B>, which is connected to the arched transverse disk <B> 5, 7 </B> via a through-channel 102 and therefore the high-pressure cooling as the flat one End space. <B> 57b </B> between the disk <B> 57 </B> and the bearing bracket 20 at that end of the machine at which the coolers 44 and 45 are arranged.
The gas is thus supplied via the funnel 56 and the blower bypass channels 42 to the inlet openings 32 to the rotor winding located at this end of the blower shaft.
1) The Dureh -, ranoskanal 1012 is arranged in the between the outer circumference of the stator core 21 and your cylindrical housing shell <B> 18 </B> and penetrates corresponding holes in the frames 92 to <B > 95 </B> Tig. <B> 9) </B> specially designed for this channel, (see Ze.
In operation of the embodiment of the invention according to FIGS. 9 and 10, the device 1) naturally receives all of the hot gas and m conveys it via the two vertical coolers 44 and 45 to the first cold aszone 53, a at a pressure that is suitable for the required amount of cooling gas, through the radial cooling braid '26 of the stator core 21 to press.
These 1-lander wire feed the gases heated therein into the air gap <B> 17 </B> a! B. The remainder of the partially condensed cooling gas that is not passed through the stator core strand <B> 26 </B> flows through the chip receptacle 9 # 5 'into the outer zone <B> 96 </B> from which it flows to the second fan <B> 91' </B> arrives,
that adds its blower pressure to that of the first blower 91 and thus generates a high (Ii-iiek-Külil, - # as, which at this end of the 31asehine into the inner cooling channels 24 of the '-', tänderwieklun - and at both ends of the --Hasehine enters the inlet opening <B> 3.2 </B> to the runner-like opening.
The stator swing channels 24 emit the gas heated therein into the hot gas zone 24 ″, which is connected to the suction side of the first fan 9, 1. The heated cooling gas for the rotor winding, it passes through the outlet openings 34 of the rotor core into the air gap 17, from which it is drawn to the suction side of the fan 911.
In further embodiments of the invention, horizontally arranged coolers can be used in the annular space between the outer circumference of the stator core 21 and the cylindrical housing jacket. In addition, stator core cooling can be provided with axially arranged core cooling ducts which do not release the gas to the air gap 17. These possibilities are shown in FIGS. 11 to 14.
According to FIGS. 11 to 14, the same fan 41 and the same rotor cooling are used in the machine as in FIGS. 1 to 6 there on the other hand, the cooler, the cooling of the stator core and the guiding elements, partitions and other gas guiding elements are designed differently.
According to FIGS. 1, 1 to 14, the machine housing has a cylindrical inner casing <B> 10,3, </B> which is arranged at a distance within the cylindrical outer casing <B> 18 </B> The pressure side of the blower 41 conveys into a channel 104, which opens into the cylindrical inner casing 103 at a small distance from the bearing plate 20.
That part of the inner jacket <B> 10,3 </B> into which the duct 104 coming from the fan opens is at suitable points, for example above and below, with several openings <B> 105 </ B> (FIGS. 12 and 1, 3), which release the compressed hot gas into the adjacent part of the annular space between the two jackets <B> 103 </B> and <B> 18 </B>.
At angular distances of <B> 90 </B> degrees around the circumference of this annular space located between the jackets <B> 10, 3 </B> i and <B> 18 </B> there are four in the longitudinal direction Orderly coolers <B> 107 </B> are provided, which extend from one bearing plate <B> 19 </B> to the other bearing plate '20 over the entire length of the machine! extend.
Any number of ribs, for example seven frames <B> 111 </ B, extend across the annular space between the two jackets <B> 103 </B> and <B> 18 </B> > to <B> 117. </B> The frames 112 to <B> 117 </B> are accommodated in the length that the stator core 21 takes up b7w. surround the stator core 21. In contrast, the former 111 is arranged at a point between the hot gas openings 1.05 and the end of the stator core 21 or the former 112 adjacent to them lies.
ZD The hot gas emerging from the openings <B> 105 </B> is distributed over the entire length of the rooms lüf; Lind <B> 1061 </B> those of your inner jacket <B> 103 </B> and the outer jacket <B> 18 </B> radial and of the two upper coolers <B> 107 </B> (room 10 # 6) or the two lower coolers <B> 107 </B> (space 106 ') are laterally limited. In order to enable this longitudinal distribution of the hot gas in the spaces <B> 106 </B> and <B> 106 '</B>, there are <B> 111 </B> to <B> 117 </B> between the frames Top and bottom passages are provided, which are formed by openings <B> 10V </B> in the seven frames <B> 111 </B> 'to <B> 117 </B> Wig. <B> 1,1 </B> to <B> 13). </B>
According to Fi. <B> 11 </B> and <B> 13 </B> the hot gases leave the hot spaces 1.0, 6 and lW on the top and bottom of the machine and flow in the circumferential direction through the adjacent coolers <B > 1.0,7, </B> which they leave as cold or cooling gas, which is collected in the cold gas spaces <B> 118 </B> and <B> 118 '</B>, which are in the same level are arranged like the rotor <B> 16 </B> of the machine and of the inner jacket,
<B> 103 </B> and your outer jacket <B> 18 </B> radially and from the right pair of coolers <B> 106 </B> (space <B> 118) </B> or from the left, not shown Cooler pair (space can be limited laterally.
In rooms <B> 11,8 </B> and <B> 118 '</B> see the cold as distributed through openings <B> 118 "</B> in the seven frames <B> 111 </ B> to <B> 117 </B> over the entire length of the machine. The openings 11.8 "are arranged just above or below the horizontal axis:
Tig. <B> 1,1 </B> and 13 #). From the cold gas chambers 118 and 118f, the compressed cold gas is released radially inward at several points distributed over the length of these chambers, as will be explained below.
First of all, the stand cooling system shown in FIGS. 12 and 14 will be described. As shown in these figures, the stator core 21 is cooled with the aid of several axially or longitudinally arranged core cooling ducts l'20 which extend from one end of the stator core to the other over the entire length of the same.
The cooling gas can flow through each of these axial core channels 1:20 without interruption over its entire length. In the case of very long machines, however, it can be a question of dividing these axial core channels according to FIGS. 12 and 14 at two or more points, for example by means of the radial cooling braids 121 and 122, which are spaced apart from one another between the ends of the stinder core 21 are provided. These radial cooling braids are closed at their inner ends facing the air gap at <B> 123 </B>, while they are open at their outer circumference.
The radial malleolus 121 is connected to an annular circumferential space 121 ', which is arranged just below the space between the two frames 113 and 114. The radial core cooling slot stands with an annular which is just under the circumferential space between 122 'in connection lin,
# "the two <B> '</B> frames 11.5 and <B> 116 </B> located space is arranged. The purpose of these spaces is explained below.
If. If we now turn back to the cold gas chambers <B> 118 </B> and <B> 118 '</B> shown in FIGS. 1.1 and 14, it can be seen that the inner jacket < B> 103 </B> is provided with certain openings, which are arranged approximately at the same level as the runner <B> 16. </B> At which your bearing shield <B> '-) 0 </B> is adjacent the outermost end of the inner casing 103 and between this bearing shield 20 and the pressure duct 104 of the blower 41 the inner casing 103 with one or more openings 124 can be seen,
which emit part of the cold gas radially inward into the flat end space 124 'in the vicinity of the Lao, ersehildes 20. In this end space, the gas flows axially inwards through the bypass channels 42 to the inlet openings 32 for the rotor shaft located at this end of the machine. At the other end of the machine is the inner jacket. <B> 1013 </B> is provided with one or more openings 125 (Fig. 14),
the cold gas in the cold gas end space 12ss at the. by the bearing shield <B> 19 </B> deliver the end of the machine limited. The end space <B> 126 </B> stands with the inlet openings 24a of the cooling channels for the stator structure,
the inlet openings 32 for the rotor winding located at this end of the machine and the openings of the axial channels of the stator core arranged at this end of the machine are freely connected.
As in FIG. 1, the air gap <B> 17 </B> at this end is almost or entirely enclosed by an air gap guide sheet, so that from the cold gas end space <B> 12, 6 </B> Little or no air enters the adjacent end of the air gap <B> 17 </B>.
In addition to the openings 124 and 125 described above, which emit cold gas from the spaces <B> 118 </B> and <B> 118 '</B>, the inner jacket <B> 103 </B> has three further openings <B> 127, </B> .128 and <B> 129 </B>, which are arranged approximately at the level of the runner <B> 16 </B> (FIG. 14).
The opening 12, 7 of the inner jacket lW is connected to the above-described rin ## - förnii-en circumferential space 12-l 'in connection with the cold gas radially inward into the radial cooling slot IM of the stator core, - ibt. From this point the cold gas flows in two opposite directions into the two adjacent parts, the axial cooling channels 120.
The opening 1218 of the inner jacket 103 is connected to the other annular circumferential space 122 described above, but is from.
the annular space between the two frames <B> 115 </B> and <B> 116 </B> with the help of a short radial channel <B> 128 '</B> separated from the opening 128 about. , the closed end of an axial channel <B> 130 </B>, which in turn penetrates the frames <B> 115, </B> 114, <B> 113 </B> and 112 and before reaching the frame <B > 111 </B> ends.
This end of the axial channel <B> 130 </B> is also closed and is connected to a short radial channel <B> EH '</B>, which in turn connects to the opening <B> 129 </B> of the inner jacket 1020 is in connection, which opens into the hot gas space 2, 4 ″, which is connected to the suction side of the blower, 41.
The mode of operation of the device shown in FIGS. 11 to 1.4 is summarized as follows: From the cold gas spaces 118 and 118 Cold gas is released through the horizontally arranged openings 124, 125 and 12,7 in three different routes. The <B> opening </B> opening 12, 4 emits cold gas to the left end of the rotor windings <B> 30 </B>. The opening 127 emits cold gas to the point 121 located between the ends of the axially arranged cooling channels 120 of the stator core.
Three cold gas flows are emitted from this space, namely into the inlet openings 24a of the stator winding ducts, the inlet openings <B> 3L9 </B> at this end of the machine for the rotor and the axial ducts 120 at this end of the machine. The internal cooling ducts 24 for the stator shaft, lead into the hot gas room 241 'at the left end of the machine.
The internal cooling channels for the rotor winding open out via the centrally arranged outlet openings 34 into the air gap 17, which in turn is connected to the hot gas space 24 ″ at the left end of the machine. The axial channels 120 of the stator core are retained Kaltaas in two places, as shown above, and release the gas mentioned in them into the Hüissgasraum 2 # 4 "at the left end of the machine.
The axial cooling channels 120, of the stator core can according to FIG. <B> 11 </B> to 14 may be small and only in small numbers for various reasons, because only a small amount of heat needs to be dissipated from the stator core after the heat loss of the stator winding has been dissipated by internal cooling,
also because no hot gases are introduced from the air gap into the cooling channels of the stator core and because a high water pressure or blower pressure is used, as is required for the internal cooling of the stator and runner wiekluii "s.
The special combination of an internally cooled turbo generator with an air gap, which is used to collect and guide hot gases, can also make it possible to reduce the volume of the stator core considerably if the core is designed with axial channels instead of the usual radial bellows.
In all embodiments of the invention, a dissemination of hot and cold gases in the air gap 17, which in any case only serves as a hot gas collecting pipe, is avoided.