Turbogenerator mit unmittelbar gekühlter Ständer- und Läuferwicklung Die ständige Zunahme des Bedarfes an elektri scher Energie bedingt gleichzeitig eine Weiterent wicklung der elektrischen Betriebsmittel, die für die Erzeugung und Verteilung der Energie notwendig sind. Dies trifft insbesondere für die Turbogenerato ren zu, die für immer grössere Grenzleistungen ge baut werden müssen. Da aber gewisse Grenzen be züglich der Abmessungen dieser Generatoren, allein schon wegen der Möglichkeit des Transports, ge setzt sind, ist man bestrebt, bei gleichbleibender Maschinengrösse eine erhöhte Leistung zu erhalten, und in dieser Beziehung spielt die Kühlung der Maschine eine massgebende Rolle.
Im Zuge dieser Entwicklung wurde daher zuerst die unmittelbare Gaskühlung mittels Wasserstoff für die Ständer- und Läuferwicklung der Turbogenera toren vorgesehen, die dann später durch eine flüs sigkeitsgekühlte Ständerwicklung in Kombination mit einer gasgekühlten Läuferwicklung oder einer in direkten Kühlung der Läuferwicklung durch Flüssig keitskanäle im Läufereisen ersetzt wurde.
Schliesslich ist neuerdings auch die unmittelbare Flüssigkeitskühlung mit flüssigkeitsdurchflossenen Hohlleitern für die Läuferwicklung vorgeschlagen worden. In Zusammenhang mit dieser Kühlungsart ist aber zu beachten, dass nicht nur die Wärme, die durch die Ohmschen Verluste der Kupferwick lung, sondern auch jene, welche durch die Wirbel stromverluste in dem Läuferzahneisen (Pulsation des Luftspaltfeldes infolge Nutung) entsteht, abgeführt werden muss.
Dies hat zur Folge, dass die vom Läuferzahneisen herrührende Wärme über die Nu tenisolation an die Leiterkühlung gelangen muss, um durch diese auch weggeführt zu werden. Dies be dingt aber, dass die Kühlkanäle in den Hohlleitern der Läuferwicklung grösser bemessen werden müssen, wodurch sich eine entsprechende Verminderung des wirksamen Kupferquerschnittes und demzufolge auch der Maschinenleistung ergibt.
Ein weiterer Nachteil der flüssigkeitsgekühlten Läuferwicklung ist noch der grosse Unterschied zwi schen der Wärmedehnung des Läuferzahneisens und derjenigen der unmittelbar gekühlten Kupferleiter der Wicklung, wodurch konstruktive Schwierigkeiten ent stehen.
Der Zweck der Erfindung ist somit die Kühlung von Turbogeneratoren, deren Ständer- und Läufer wicklung unmittelbar gekühlt werden, noch zu ver bessern. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Läuferwicklung mit einer Flüssig keit unmittelbar gekühlt wird und im Läuferzahneisen axiale Kühlkanäle vorgesehen sind, durch welche ein Teil dieser Flüssigkeit hindurchfliesst.
An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungs beispiel der Erfindung näher erläutert, und zwar ist in Fig. 1 ein Turbogenerator teilweise im Axial schnitt und in Fig. 2 teilweise im Querschnitt ge zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Turbogenerator, bei welchem der Läuferraum gegenüber dem Ständerraum gasdicht abgeschlossen ist und die Anwendung der Kühlan ordnung gemäss der Erfindung sich besonders günstig auswirkt.
Das Gehäuse des Generators ist in zwei gas dicht voneinander getrennte Räume unterteilt. Der Raum 1, der durch die Innenflächen des Ständer eisens 2 und den zwei Isolierzylindern 3, 4 ge bildet wird, enthält den Läufer 5, der eine zentrale Bohrung 6 aufweist, und dessen Wellenenden 7, 8 über Dichtungen nach aussen geführt sind. Für die Zuführung und Abführung der Kühlflüssigkeit ist das eine Wellenende 7 mit den konzentrischen Rohr anschlüssen 9, 10 versehen.
Der Läuferraum 1 ist über eine Rohrleitung 11 mit einer Vakuumpumpe 12 verbunden, die im Läuferraum einen Unterdruck bzw. ein Vakuum erzeugt.
Die Statorwicklung 13, die aus Hohlleitern be steht, wird mittels eines Gases, beispielsweise Wasser stoff, oder einer Flüssigkeit, z. B. C51 oder Wasser, in bekannter Weise unmittelbar gekühlt. Der Ständer raum 14 ist mit einem Gas, vorzugsweise inertem Gas, gefüllt, der gegenüber der Aussenluft einen klei nen Überdruck aufweist.
Die Läuferwicklung 15, die ebenfalls an Hohl leitern aufgebaut ist, wird mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasserdirekt gekühlt, und im Läufer zahneisen sind noch axiale Längskanäle 16 vorge sehen, die in unmittelbarer Nähe der Läuferober fläche angeordnet sind. Die Zufuhr der Kühlflüssig- keit zum Läufer erfolgt über den inneren Rohr anschluss 10, worauf die Flüssigkeit durch die zentrale Bohrung 6 fliesst. Am anderen Ende des Läufers gelangt ein Teil der Kühlflüssigkeit in die Hohl leiter der Wicklung 15, während ein anderer Teil über die radialen Kanäle 17 zu den axialen Läufer zahnkanälen 16 gelangt.
Die Kühlflüssigkeit, deren Strömungswege durch die Wicklung und Läuferzähne in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet sind, verlässt schliess lich die Läuferwelle 7 über den äusseren Rohran- schluss 9, d. h. am gleichen Maschinenende, wo es eingeführt wurde.
Durch die beschriebene unmittelbare Kühlung des Läuferzahneisens wird die in den Läuferzähnen vorkommende Wärme am Entstehungsort abgeführt, so dass nur die Ohmschen Verluste der Läuferwick- lung durch dessen unmittelbare Kühlung abgeführt werden müssen und die Kühlkanäle dementsprechend kleiner bemessen werden können, d. h. der zur Ver fügung stehende wirksame Kupferquerschnitt wird grösser.
Ferner ergibt sich durch diese kombinierte Kühlung der Wicklung und der Läuferzähne eine wesentliche Herabsetzung der Wärmedehnungsunter- schiede.
Es besteht auch noch die Möglichkeit, die Eisen- und Kupfertemperaturen unabhängig voneinander zu steuern. Bei einem Turbogenerator gemäss den Fig. 1 und 2, wo der Läufer in einem gasdichten Raum, der einen Unterdruck aufweist oder unter Vakuum steht, untergebracht ist, um die Reibungsverluste herab zusetzen, ist gerade die beschriebene kombinierte unmittelbare Kühlung für den Läufer von grosser Bedeutung, weil hier praktisch keine Wärme über den Luftspalt abgeführt werden kann.
Selbstverständ lich ist aber die Erfindung nicht auf Maschinen dieser Art beschränkt, sondern kann ohne weiteres auch bei Turbogeneratoren, wo Läufer- und Ständerraum nicht getrennt sind, zur Anwendung kommen und bringt auch dort eine wesentliche Verbesserung der Kühlung mit allen den bereits erwähnten Vorteilen mit sich.