CS204453B1 - Způsob chlazení rotoru stroje, zejména elektrického, pomocí tepelné trubice a zařízení pro jeho provádění - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu chlazení rotoru stroje, zejména elektrického, pomocí tepelné trubice vytvořené na vodorovné ose rotoru, jejíž kondenzační část mé větší průměr než její výpamá část.

Dále se vynález týká zařízení pro provádění tohoto způsobu, u něhož hřídel rotoru je dutý a dutina hřídele tvoří výparnou a adiabatickou část tepelné trubice a kondenzační část tepelné trubice je tvořena dutinou oběžného kola ventilátoru.

Tepelné trubice jsou používány nejčastěji pro chlazení rotorů elektrických strojů točivých. To je dáno jednak tím, že v rotoru bývají nejteplejší místa, jednak rotace rotoru umožňuje používat tepelných trubic bez kapilární struktury, protože samovolný návrat kondenzátoru z kondenzační části do výparné části tepelné trubice zabezpečuje odstředivá síla. To platí pro řeěení, u něhož výpamá a kondenzační část tepelné trubice mají řádově stejný průměr. To je však řešení, které znečně prodlužuje délku stroje. U řešení s kondenzační částí tepelné trubice širší, než je její výparná část, je sice stroj kratší a kondenzační plocha větší, ale kondenzované chladicí látka se dopravuje zpětně do výparné části tepelné trubice velmi obtížně, vzhledem k tomu, že odstředivá síla brání odtoku kondenzované chladicí látky z obvodu dutiny kondenzační části tepelné trubice do její výparné části o meněím průměru.

204 453

204 4S3

Tato nevýhoda je odstraněna u způsobu chlazení podle vynálezu tím, Se kinetická energie rotující kondenzované pracovní látky tepelné trubice se přeměňuje na potenciální energii a touto ee překonává hydraulický odpor odvádění kondenzovaná pracovní látky z kondenzaSní části tepelné trubice do její výparné části.

Zařízení pro provádění tohoto způsobu podle vynálezu je vytvořeno tak, že uvnitř dutiny oběžného kola ventilátoru je umístěn alespoň jeden sběrač kondenzované pracovní látky, jehož vstup je v prostoru kondenzované pracovní látky, s výhodou v horní polovině dutiny oběžného kola ventilátoru, a jehož výstup je v dutině hřídele rotoru.

ŘeSením podle vynálezu se dosahuje dokonalá cirkulace chladicí kapaliny v tepelné trubici e tím značně lepšího využití tepelné trubice v chladicím systému.

Příklad provedení zařízení pro prováděni způsobu chlazeni podle vynálezu je zobrazen na přiloženém výkrese, na němž na obr. 1 je znázorněna část horní poloviny stroje v axiálním řezu a na obr. 2 je táž část v radiálním řezu, procházejícím kondenzační částí tepelné trubice.

Hřídel 1 rotoru má v oee 2 souosou dutinu 2, hřídele 1 rotoru, vytvořenou jako tepelnou trubici. Na obr. 1 je vidět volný konec hřídele 1 rotoru s ložiskem £. Na druhém konci hřídele 1 rotoru je dutina 2 hřídele 1 rotoru uzavřena. Na konec hřídele 1 rotoru je těsně nasazena nosné deska í oběžného kola ventilátoru, která je z nemagnetického kovu. Oběžné kolo ventilátoru obsahuje dutinu χ oběžného kola ventilátoru, která je v radiálním směru rozšířena vůči dutině 2 hřídele 1 rotoru.

Nosná deska χ oběžného kola ventilátoru je vůči hřídeli 1 rotoru utěsněna vložkou 8 a je k hřídeli 1 rotoru přitažena šroubem 2. s pravotočivým a levotočivým závitem. Na náboji nosné desky 2 oběžného kola ventilátoru, čnějícím do dutiny χ oběžného kola ventilátoru, je nasazeno pomocné ložisko 10, na němž je upevněn sběrač .11 kondenzované pracovní látky, vytvořený jako lehká trubička. Vstup sběrače 11 kondenzované pracovní látky je v prostoru 12 kondenzované pracovní látky v horní polovině dutiny X oběžného kola ventilátoru, jeho výstup je v dutině 2 hřídele 1 stroje. Sběrač 11 kondenzované pracovní látky je na svém horním konci opatřen feromagnetickým těliskem ΐχ, v jehož úrovni je vně oběžného kola ventilátoru permanentní magnet 12, upevněný na štíth 1£ stroje.

Z obr. 2 je patrno, že trubkovitý sběrač 11 kondanzovahé pracovní látky je na horním konci opatřen dvěma vstupními otvory, z nichž jeden směřuje ve směru otáčení a druhý proti směru otáčení rotoru.

Sběrač 11 kondenzované pracovní látky může být vytvořen z několika trubiček, která spolu svírají úhel, nebo může být v dutině χ oběžného kola ventilátoru několik samostatných sběračů 11 kondenzované pracovní látky, které spolu svírají úhel. Sběrač 11 kondenzované pracovní látky může být uložen i.tak, že jeho těžiště leží pod osou 2 rotoru. Sběrač 11 kondenzovaná pracovní kapaliny může být též nesen pevnou částí stroje, čnějící do duti3 ny 2 oběžného kola ventilátoru v ose 2 rotoru a utěsněnou vůči dutině g oběžného kola ven tilátoru.

Zařízení pro provádění způsobu chlazení rotoru stroje podle vynálezu pracuje následovně. Tepelný tok z rotoru přivádí se stěnou hřídele 1 rotoru k povrchu dutiny g hřídele 1 rotoru. Při otáčení rotoru je na povrchu dutiny g hřídele 1 rotoru rozprostřena tenká vrstva 15 kondenzované pracovní látky, jejíž maximální tlouštku určuje vnitřní průměr vložky 8. Přiváděným tepelným tokem se část pracovní látky ve vrstvě 15 odpařuje a péra 16 proudí středem dutiny g hřídele 1 do dutiny g oběžného kola ventilátoru. Stěny dutého ventilátoru, zvláStě jeho lopatek 6, jsou dobře chlazeny, proto na nich péra kondenzuje a kondenzovaná pracovní látka působením odstředivé síly stéká a shromažďuje se v prostoru 12 kondenzované pracovní látky, což je část dutiny g oběžného kola ventilátoru nejvíce vzdálená od osy 2 rotoru.

,Při dostatečné rychlosti otáčení rotoru a tlouštce prstence nashromážděné kondenzované pracovní látky v radiálním směru je celkový tlak (dynamický i statický) dostatečný k překonání hydraulického odporu sběrače 11 kondenzované pracovní látky, jímž se kondenzovaná pracovní látka dopravuje zpět do dutého hřídele 1 rotoru. Podmínkou funkce však je, aby sběrač 11 kondenzované pracovní látky byl vůči rotujícímu systému v relativním klidu, což zajiětuje přídržné síla permanentního magnetu 13. a otočné uložení sběrače 11 kondenzované pracovní látky pomočí pomocného ložiska 10, popřípadě jeho uložení s těžištěm pod osou 2 rotoru, nebo nesení sběrače 11 kondenzované pracovní látky pevnou částí stroje.

Aby byla síla potřebná k držení sběrače 11 kondenzované pracovní látky malá, je žádoucí tvarovat feromagnetické tělísko 17 a vstupní otvory sběrače 11 kondenzované pracovní látky tak, aby měly malý čelní hydraulický odpor. Když jsou vstupní otvory dva, jeden směřující ve směru otáčení rotoru a druhý proti směru otáčení rotoru, bude zajištěna dobrá funkce sběrače 11 kondenzované pracovní látky pro oba směry otáčení rotoru.

Systém, tvořený dutinou g hřídele 1 a dutinou g oběžného kola ventilátoru, je naplněn pracovní látkou jen zčásti. Zůstane-li uvnitř systému kromě páry použité pracovní látky ještě vzduch, bude se tento hromadit vlivem větší měrné hmotnosti nad volnou hladinou kondenzované pracovní látky rotující v prostoru 12 kondenzované pracovní látky a tím vyřadí část povrchu dutiny g oběžného kola ventilátoru z činnosti. Proto je záhodno vakuovat vnitřní prostor systému před dávkováním pracovní látky.

Navržený systém se samočinně reguluje podle přenášeného tepelného výkonu. Vnitřním průměrem vložky 8, popřípadě podobného hradícího orgánu, se nastavuje maximální tlouštka vrstvy kondenzované pracovní látky při stěně dutiny g hřídele 1. Protože při odpařování pracovní látky ve Výparné části tepelné trubice, to jest v dutině g hřídele 1, soustavně klesá tlouštka vrstvy 15 kondenzované pracovní látky od adiabatické části směrem k výparnému konci trubice, existuje jistý tepelný výkon, při němž začne stěna trubice od konce vysýchat. Takový výkon je limitní, protože další zvětšování doprovází růst teploty stěny trubice ve výparné části. Ostatní výkonové limity (kondenzační a čerpací) mohou být

204 4S3 udrženy na nižší úrovni než u výparného limitu.

Bude-li dodávka kondenzované pracovní látky zpšt do dutiny J hřídele 1 větěi, než je nutné k přenosu tepla s fázovou přeměnou, bude kondenzovaná pracovní látka přetékat zpět přes vložku 8 do dutiny χ oběžného kola ventilátoru, aniž dosáhne výparné části. V takovém režimu bude přenos tepla z rotoru probíhat bez změny fáze pracovní látky.

Rozebíratelné nasazení nosné desky í na konci hřídele £ umožňuje demontáž ložiska £, avšak k obnovení plného výkonu tepelného systému je zapotřebí dutinu J hřídele 1 a kondenzační dutinu X znovu naplnit a vakuovat.

Způsobu chlazení a zařízení podle vynálezu je možno použít s výhodou u větších elektrických strojů točivých, ale i u jiných rotačních strojů, kde je nutno odvádět teplo z rotoru.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob chlazení rotoru stroje, zejména elektrického, pomocí tepelné trubice vytvořené ve vodorovné ose rotoru, jejíž kondenzační část má větší průměr než její výparná část, vyznačující se tím, že kinetická energie rotující kondenzované pracovní látky tepelné trubice ae přeměňuje na potenciální energii a touto se překonává hydraulický odpor odvádění kondenzované pracovní látky z kondenzační části tepelné trubice do její výpamé části.
2. 2. Zařízení pro provádění způsobu chlazení podle bodu 1, u něhož hřídel rotoru je dutý a dutina hřídele tvoří výparnou a adiabatickou část tepelné trubice a kondenzační část tepelné trubice je tvořena dutinou oběžného kola ventilátoru, vyznačující se tím, že uvnitř dutiny (7) oběžného kola ventilátoru je umístěn alespoň jeden sběrač (11) kondenzované pracovní látky, jehož vstup je v prostoru (12) kondenzované pracovní látky v horní polovině dutiny (7) oběžného kola ventilátoru a jehož výstup je v dutině (3) hřídele (1) rotoru.
3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že sběrač (11) kondenzované pracovní látky je uložen otočně na pomocném ložisku (10) souosém β osou (2) rotoru a neseném hřídelem (1) rotoru, nosné deska (5) oběžného kola ventilátoru je z nemagnetíckého materiálu a sběrač (11) kondenzované pracovní látky je opatřen na avám horním konci feromagnetickým tělískem (17), v jehož úrovni je vně oběžného kola ventilátoru permanentní magnet (13).
4. 4. Zařízeni podle hodu 3, vyznačující se tím, že sběrač (11) kondenzované pracovní látky je vytvořen jako alespoň jedná trubka nesená pomocným ložiskem (10), trubka je na konci u obvodu dutiny (7) oběžného kola ventilátoru opatřena dvěma vstupními otvory,

   204 453 z nichž jeden směřuje ve směru otáčení a druhý proti směru otáčení rotoru.
5. 5. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že sběrač (11) kondenzované pracovní látky je uložen otočně na pomocném ložisku (10) souosém s osou (2) rotoru a těžiště sběrače (11) leží pod osou (2) rotoru.
6. 6. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že sběrač (11) kondenzované pracovní látky je nesen pevnou částí stroje, čnějící do dutiny (7) oběžného kola ventilátoru v ose (2) rotoru a utěsněnou vůči dutině (7) oběžného kola ventilátoru.
7. 7. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že nosná deska (5) oběžného kola ventilátoru je s hřídelem (1) rotoru spojena rozebíratelně.