Durchzugsbelüftete elektrische Kommutatormaschine, insbesondere selbstlüftender Bahnmotor Bei durchzugsbelüfteten elektrischen Kommutator- maschinen und insbesondere bei selbstlüftenden Bahn motoren wird im allgemeinen auf der Antriebsseite ein Radialrad als Sauglüfter angeordnet, das die Luft durch das Maschineninnere zieht. Dabei kommt die Förder wirkung des Radialrades voll zur Geltung.
Ausserdem wird dem thermisch hochbelasteten Kommutator bei dieser Anordnung stets frische Kühlluft zugeführt. Saug belüftung hat aber den Nachteil, dass im Maschinenge häuse Unterdruck entsteht, so dass durch unvermeid liche Undichtigkeiten Staub und Wasser ins Maschinen innere eindringen können.
Es wäre daher vorteilhaft, statt dessen Druckbelüf tung vorzusehen, um durch den in der Maschine herr schenden überdruck das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern. Bei Druckbelüftung mit einem Radialrad auf der Welle ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, dass die Luft hinter dem Lüfterrad nach der Maschinenmitte hin umgelenkt werden muss, um die heissen Teile,, wie z. B. den Kommutator, zu erreichen. Diese Umlenkung kostet aber Druckenergie, und die geförderte Kühlluft- menge wird dadurch stark herabgesetzt.
Ausserdem besteht bei durchzugsbelüfteten Maschi nen die Aufgabe, die Kühlluft vor dem Eintritt in die Maschine zu säubern, was insbesondere bei Verkehrs motoren grosse Schwierigkeiten bereitet, wenn diese unlterc Odem Wagenkasten, also räumlich beengt, in sehr staubiger und von Spritzwassser durchsetzter Umgebung laufen müssen.
Durch die Erfindung werden die geschilderten Schwierigkeiten bei einer durchzugsbelüfteten elektri schen Kommutatormaschine vermieden. Gemäss der Er findung ist auf der Kommutatorseite der Maschine ein Radiallüfter angeordnet, dessen Flügel am äusseren Ende rinnenförmige Staubtaschen tragen, die in eine feststehende, vor dem Lüfter liegende, ringförmige Staubkammer führen, und hinter dem Lüfter vor einer Umlenkblende sind angenähert parallel zur Lüfterebene verlaufende Gitter angeordnet.
Diese hinter dem Lüfter verlaufenden Gitter vermindern den bei der Umlenkung der Kühlluft nach innen auftretenden drosselnden Ro tationseffekt, so dass dieser zusätzliche Druckverlust vernachlässigbar wird.
Es wird also durch den Drucklüfter etwa die gleiche Kühlluftmenge gefördert, wie sie ein auf der anderen Maschinenseihe engeordneter, gleich ausgebildeter Saug lüfter fördern würde. Gegenüber einer Saugbelüftung besteht aber der Vorteil, dass im Maschineninneren stets ein Überdruck herrscht, der das Eindringen von Wasser und Staub erschwert, und dass die Kühlluft vor Eintritt in das Maschineninnere sich reinigen lässt.
Das Radialrad als Drucklüfter bietet nämlich den Vorteil, dass das Lüfterrad selbst zur Abscheidung von Staub und Tropfen herangezogen werden kann. Deswe gen sind die Lüfterflügel am äusseren Ende mit rinnen förmigen Staubtaschen ausgerüstet, die in eine festste hende, ringförmige Staubkammer ragen. Die rinnenför- migen Taschen fangen den unter Ausnutzung der Zen trifugal- und Coriolisbeschleunigung abgeschiedenen Staub auf und führen ihn in die Staubkammer, aus der er entfernt werden kann.
Auf dieser Wirkungsweise beruhende Einrichtungen sind als stationäre Entstau- bungsanlagen bekannt. (Baer Ein neues Entstaubungs- Verfahren , Bericht des Fachausschusses für Staub technik, Heft 4, 1952).
Es ist besonders zweckmässig, in radialer Richtung geTadverlaufende Lüfter±lügel zu verwenden, die auf bei- .den Seiten symmetrische Staubtaschen tragen. Dadurch ,erfolgt die Staubahscheidung völlig unabhängig von der Drehrichtung des Lüfterrades, was insbesondere bei Bahnmotoren wichtig ist.
Die zur Abschwächung der Rotationsströmung bei der Kühlluftumlenkung verwendeten Gitter sollen in axialer Richtung eine gewisse Breite haben, damit sie auf die durchströmende Luft eine Richtwirkung ausüben können, jedoch ist die erforderliche Minimalbreite ver- hältnismässig gering. Es ist zweckmässig, das Verhältnis der Ausdehnung in axialer Richtung zur Maschinenweite des Gitters mit etwa 0,25 zu bemessen. Man kann die Gitter aus einzelnen, sich überkreuzenden und in der Durchlassriehtung des Gitters hochkant gestellten Blech streifen aufbauen.
Es ist aber auch ebenso möglich, als Gitter einfach ein gelochtes Blech zu verwenden, bei dem z. B. die Maschenweite 8 mm und die Blechdicke sowie die Stegbreite je 2 mm betragen; denn die Vermin- derung der Drehströmung erfolgt auch durch Reibung.
Sind für die Kühlung einmal höhere Kühlströme er forderlich, so kann man die vorgesehene Druckbelüftung mit einer Saugbelüftung kombinieren, indem auf der anderen Maschinenseite noch ein zusätzlicher Sauglüfter angeordnet wird.
Im folgenden sei die Erfindung anhand des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Fig.1 zeigt einen Teil eines Längssehnittes durch das Gehäuse einer durchzugsbelüfteten elektri schen Kommutatormaschine. Fig. 2 und 3 zeigen sche matisch die Ausbildung des Lüfterrades und der Staub kammer.
Bei einem Bahnmotor sind in dem kommutatorsei- tigen Lagerschild 1 stirnseitig Lufteintrittsöffnungen 2 angeordnet, hinter denen der auf der Maschinenwelle sitzende Radiallüfter 3 liegt. Die Lüfterflügel 4 des Ra diallüfters 3 sind hier fast bis zur Maschinenwelle her untergezogen.
Sie verlaufen in radialer Richtung gerad linig (siehe Fig. 2 bzw.) und tragen an ihrem äusseren Ende rlnnenförmijge Staubtaschen 5. Diese Staubtaschen 5 ragen in die Eintrittsöffnung 7 der feststehenden rin- förmigen Staubkammer 6.
Mit der Kühlluft in den Lüf ter eingetretene Fremdkörper, wie Staub oder Wasser tropfen, werden unter Ausnutzung der Zentrifugal- und Coriolisbeschleunigung abgeschieden, dringen in die Staubkammer 6 und lagern sich an dort angebrachten Prallflächen 10 ab bzw. werden von der Trägerluft her ausgetragen. Die in der Staubkammer 6 abgelagerten Fremdkörper können aus dem Behälter leicht entfernt werden.
Soll der Motor so ausgebildet werden, dass er auch ohne Betriebsunterbrechungen durch stehende Wassermengen fahren kann, so kann die in die Staub kammern eingedrungene Luft durch knieförmige, über die Maschinenmitte reichende Kanäle nach oben abge führt werden.
Hinter dem Radiallüfter liegen zwei parallel zur Lüfterebene verlaufende Gitter 8 vor einer Umlenk- blende 9, die bis in die Nähe der Kommutatoroberfläche herabgezogen ist. Durch die Umlenkblende 9 wird die Richtung der aus dem Radiallüfter 3 austretenden Kühl luft geändert, und diese wird zu den in der Nähe der Maschinenachse befindlichen heissen Teilen der Ma schine, nämlich insbesondere zum Kommutator, gelenkt.
Die vor der Umlenkblende 9 liegenden Gitter 8 verhin dern das Auftreten eines drosselnden Rotationseffektes bei der Umlenkung der Kühlluft, so dass die Rich tungsänderung fast verlustlos erreicht wird. Der Weg der Kühlluft ist in der Fig. 1 durch helle Pfeile angedeutet, während der Weg der Fremdkörper durch dunkle Pfeile gekennzeichnet ist.
Da ein Bahnmotor in beiden Drehrichtungen arbei ten soll, sind die rinnenförmigen Staubtaschen 5 sym metrisch zu beiden Seiten der geraden Lüfterschaufeln angeordnet. Die Staubabscheidung ist daher unabhän gig von der Drehrichtung der Maschine.
Through-ventilated electrical commutator machine, especially self-ventilating railway motor In through-ventilated electrical commutator machines and especially in self-ventilating railway motors, a radial wheel is generally arranged as a suction fan on the drive side, which pulls the air through the inside of the machine. The conveying effect of the radial impeller comes into its own.
In addition, the commutator, which is subject to high thermal loads, is always supplied with fresh cooling air in this arrangement. However, suction ventilation has the disadvantage that negative pressure is created in the machine housing, so that dust and water can penetrate the inside of the machine through unavoidable leaks.
It would therefore be advantageous to provide pressure ventilation instead in order to prevent foreign objects from entering through the overpressure prevailing in the machine. In the case of pressure ventilation with a radial impeller on the shaft, however, the difficulty arises that the air behind the fan impeller has to be deflected towards the center of the machine in order to avoid the hot parts, such as B. the commutator to achieve. However, this deflection costs pressure energy and the amount of cooling air that is conveyed is greatly reduced as a result.
In addition, the task of ventilated machines is to clean the cooling air before it enters the machine, which is particularly difficult for traffic engines when they have to run under the car body, i.e. spatially cramped, in a very dusty and splashed environment.
The invention avoids the difficulties described in a ventilated electrical commutator machine's rule. According to the invention, a radial fan is arranged on the commutator side of the machine, the blades of which carry trough-shaped dust pockets at the outer end, which lead into a stationary, in front of the fan, annular dust chamber, and behind the fan in front of a deflector are approximately parallel to the fan level Grid arranged.
These grilles running behind the fan reduce the throttling rotation effect that occurs when the cooling air is deflected inwards, so that this additional pressure loss is negligible.
So it is promoted by the pressure fan about the same amount of cooling air as it would be promoted on the other machine row subordinate, identically designed suction fan. Compared to suction ventilation, however, there is the advantage that there is always an overpressure inside the machine, which makes it difficult for water and dust to penetrate, and that the cooling air can be cleaned before it enters the machine interior.
The radial impeller as a pressure fan offers the advantage that the fan impeller itself can be used to separate dust and drops. Therefore, the fan blades are equipped at the outer end with channel-shaped dust pockets that protrude into a fixed, ring-shaped dust chamber. The trough-shaped pockets catch the dust that has been separated using the centrifugal and Coriolis acceleration and guide it into the dust chamber, from which it can be removed.
Devices based on this mode of action are known as stationary dust extraction systems. (Baer A new dedusting process, report of the technical committee for dust technology, issue 4, 1952).
It is particularly useful to use fan blades that run in a radial direction and that have symmetrical dust pockets on both sides. As a result, the dust separation takes place completely independently of the direction of rotation of the fan wheel, which is particularly important in the case of rail engines.
The grids used to weaken the rotational flow when deflecting the cooling air should have a certain width in the axial direction so that they can exert a directional effect on the air flowing through, but the required minimum width is relatively small. It is advisable to measure the ratio of the expansion in the axial direction to the machine width of the grid at about 0.25. The grid can be built up from individual, crossed sheet metal strips placed on edge in the passage direction of the grid.
But it is also possible to simply use a perforated plate as a grid, in which z. B. the mesh size 8 mm and the sheet thickness and the web width are each 2 mm; because the rotary flow is also reduced by friction.
If higher cooling flows are required for cooling, the intended pressure ventilation can be combined with suction ventilation by arranging an additional suction fan on the other side of the machine.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in FIGS. Fig.1 shows part of a longitudinal section through the housing of a ventilated electrical commutator machine's rule. Fig. 2 and 3 show cal cally the formation of the fan wheel and the dust chamber.
In the case of a rail motor, air inlet openings 2 are arranged on the end face of the bearing plate 1 on the commutator side, behind which the radial fan 3 located on the machine shaft is located. The fan blades 4 of the radial fan 3 are drawn here almost up to the machine shaft.
They run in a straight line in the radial direction (see FIGS. 2 and 2) and have inner-shaped dust pockets 5 at their outer end. These dust pockets 5 protrude into the inlet opening 7 of the stationary, ring-shaped dust chamber 6.
Foreign bodies such as dust or water dripping into the fan with the cooling air are separated using the centrifugal and Coriolis acceleration, penetrate into the dust chamber 6 and are deposited on baffles 10 attached there or are carried away by the carrier air. The foreign matter deposited in the dust chamber 6 can be easily removed from the container.
If the motor is to be designed in such a way that it can run through stagnant water without interrupting its operation, the air that has penetrated the dust chambers can be led upwards through knee-shaped channels extending over the center of the machine.
Behind the radial fan are two grids 8 running parallel to the fan plane in front of a deflecting panel 9 which is pulled down to the vicinity of the commutator surface. The direction of the cooling air exiting from the radial fan 3 is changed by the deflector 9, and this is directed to the hot parts of the machine located in the vicinity of the machine axis, namely in particular to the commutator.
The grid 8 located in front of the deflecting diaphragm 9 prevents the occurrence of a throttling rotation effect when the cooling air is deflected, so that the change in direction is achieved with almost no loss. The path of the cooling air is indicated in FIG. 1 by light arrows, while the path of the foreign body is indicated by dark arrows.
Since a rail motor is to work in both directions of rotation, the trough-shaped dust pockets 5 are symmetrically arranged on both sides of the straight fan blades. The dust separation is therefore independent of the direction of rotation of the machine.