CS218481B1

CS218481B1 - Heat exchanger, in particular a rotating electric machine with a closed coolant circuit

Info

Publication number: CS218481B1
Application number: CS566181A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Caslava
Original assignee: Frantisek Caslava
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1981-07-24
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Vynález se týká výměníku tepla, zejména elektrického stroje točivého s uzavřeným vnitřním oběhem chladivá. Účelem vynálezu je spojení výhod cirkulačních teplovodných trubic s využitím celé šíře stroje pro uložení výparných částí teplovodných trubic, přičemž odpadají nároky na kvalitu kapilární struktury pro návrat kondenzátu z kondenzační části do výparná části teplovodných trubic. Při zpětném transportu působením gravitačních sil se docílí lepšího smáčení vnitřních stěn teplovodných trubic, čímž se zajistí větší výparné plochy k odpařování kondenzátu. Přitom se zachová kompaktnost stroje a minimální vestavné rozměry stroje, využije se lépe průřezů pro proudění chladivá ve vnitřním i vnějším chladicím obvodu. Tohoto účelu se dosáhne tím, že teplovodně trubice jsou uspořádány do tvaru uzavřené smyčky, tvořené alespoň dvěma zahnutými teplovodnými trubicemi se vzájemně zvlášť propojenými výparnými částmi a zvlášť propojenými kondenzačními částmi.The invention relates to a heat exchanger, in particular a rotating electric machine with a closed internal coolant circuit. The purpose of the invention is to combine the advantages of circulating heat pipes with the use of the entire width of the machine for accommodating the evaporation parts of the heat pipes, while eliminating the requirements for the quality of the capillary structure for the return of condensate from the condensation part to the evaporation part of the heat pipes. During the return transport by gravity, better wetting of the inner walls of the heat pipes is achieved, thereby ensuring larger evaporation surfaces for the evaporation of condensate. At the same time, the compactness of the machine and the minimum installation dimensions of the machine are maintained, and better use is made of the cross-sections for the flow of coolant in the internal and external cooling circuits. This purpose is achieved by the heat pipes being arranged in the shape of a closed loop, formed by at least two bent heat pipes with separately interconnected evaporation parts and separately interconnected condensation parts.

Description

Vynález se týká výměníku tepla, zejména elektrického stroje točivého s uzavřeným vnitřním oběhem chladivá.The present invention relates to a heat exchanger, in particular an electric machine rotating with a closed internal circulation of a refrigerant.

Účelem vynálezu je spojení výhod cirkulačních teplovodných trubic s využitím celé šíře stroje pro uložení výparných částí teplovodných trubic, přičemž odpadají nároky na kvalitu kapilární struktury pro návrat kondenzátu z kondenzační části do výparná části teplovodných trubic.The purpose of the invention is to combine the advantages of circulating hot tubing using the full width of the machine for storing the evaporative portions of the hot tubing, while eliminating the need for capillary structure quality to return condensate from the condensation portion to the evaporative portion of the hot tubing.

Při zpětném transportu působením gravitačních sil se docílí lepšího smáčení vnitřních stěn teplovodných trubic, čímž se zajistí větší výparné plochy k odpařování kondenzátu. Přitom se zachová kompaktnost stroje a minimální vestavné rozměry stroje, využije se lépe průřezů pro proudění chladivá ve vnitřním i vnějším chladicím obvodu.In return transport under the influence of gravitational forces, better wetting of the inner walls of the heat pipes is achieved, thereby providing larger evaporation surfaces for the evaporation of condensate. In doing so, the compactness of the machine and the minimum built-in dimensions of the machine are maintained, and the cross-sections for coolant flow in the internal and external cooling circuits are better utilized.

Tohoto účelu se dosáhne tím, že teplovodně trubice jsou uspořádány do tvaru uzavřené smyčky, tvořené alespoň dvěma zahnutými teplovodnými trubicemi se vzájemně zvlášť propojenými výparnými částmi a zvlášť propojenými kondenzačními částmi.This is achieved in that the heat pipes are arranged in the form of a closed loop consisting of at least two curved heat pipes with separately interconnected evaporation portions and separately interconnected condensation portions.

Současné chladicí systémy elektrických strojů točivých, které používají teplovodně trubice, bývají uspořádány s ohledem na stavebnicové uspořádání většinou do koncentrovaných výměníků tepla, přičemž výparné části teplovodných trubic jsou uloženy do prostoru vnitřního oběhu chladivá a kondenzační části teplovodných trubic jsou umístěny v prostoru vnějšího oběhu chladivá. Při těchto uspořádáních se obvykle zmenší průřezy pro proudění chladivá v jednotlivých chladicích obvodech. Použití cirkulačních teplovodných trubic vzniká problém náročných kapilárních struktur.Current cooling systems of electrical rotary machines that use heat-conducting tubes are usually arranged in concentrated heat exchangers with respect to the modular arrangement, where the evaporating parts of the heat-conducting tubes are placed in the coolant circulation space and condensation portions of the heat pipes are located in the coolant circulation space. With these arrangements, the cross-sections for the coolant flow in the individual cooling circuits are usually reduced. The use of circulating hot tubing raises the problem of demanding capillary structures.

Tyto nevýhody jsou odstraněny u výměníku tepla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že teplovodně trubice jsou uspořádány do tvaru uzavřené smyčky, tvořené alespoň dvěma zahnutými teplovodnými trubicemi se vzájemně zvlášť propojenými kondenzačními částmi.These disadvantages are eliminated in the heat exchanger according to the invention, which consists in the fact that the heat-conducting tubes are arranged in the form of a closed loop formed by at least two curved heat-conducting tubes with mutually interconnected condensation parts.

Vynálezem se dosáhne spojení výhod cirkulačních teplovodných trubic s využitím celé šíře stroje pro uložení výparných částí teplovodných trubic, přičemž odpadají značné nároky na kvalitu kapilární struktury pro· návrat kondenzátu z kondenzační části teplovodných trubic do výparné části teplovodných trubic.The invention achieves the advantages of circulating hot tubing using the full width of the machine to accommodate the evaporative portions of the hot tubing, while eliminating the high quality of the capillary structure to return condensate from the condensation portion of the hot tubing to the evaporative portion of the hot tubing.

Při zpětném transportu z kondenzaní části do výparné části teplovodných trubic působením gravitačních sil se docílí lepšího smáčení vnitřních stěn teplovodných trubic, čímž se zajistí větší výparné plochy k odpařování kondenzátu. Přitom se zachová kompaktnost stroje a minimální vestavné rozměry stroje, využije se lépe průřezu pro proudění chladivá ve vnitřním i vnějším chladicím obvodu tepelných ztrát ze stroje je pak dostačující nižší rychlost proudění chladivá, což vede ke snížení ventilačních ztrát, aerodynamického hluku a příkonu ventilátorů. Uspořádáním teplovodných trubic do tvaru uzavřené smyčky a jejich rozložením do výměníku tepla podle vynálezu se zmenší počet uzávěrů potřebných pro teplovodně trubice a zvětší se aktivní povrch teplovodných trubic, jímž dochází ke sdílení tepla.By returning from the condensation part to the evaporation part of the hot water pipes by gravitational forces, better wetting of the inner walls of the hot water pipes is achieved, thereby providing a larger evaporation surface for evaporating the condensate. While maintaining the compactness of the machine and the minimum built-in dimensions of the machine, better utilization of the cross-section for coolant flow in the internal and external cooling circuit of heat losses from the machine is sufficient sufficiency of lower coolant flow, resulting in reduced ventilation losses, aerodynamic noise and fan input. By arranging the heat pipes in the form of a closed loop and distributing them into a heat exchanger according to the invention, the number of closures required for the heat pipes is reduced and the active surface of the heat pipes to heat transfer is increased.

Příklad provedení předmětu vynálezu ie nakreslen na připojeném výkresu, na němž: obr. 1 znázorňuje výměník tepla elektrického stroje točivého v podélném řezu, obr. 2 představuje výměník tepla v příčném řezu, na obr. 3 je zobrazeno uspořádání smyčky teplovodně trubice tvořící výměník tepla souose s podélnou osou elektrického stroje točivého a na obr. 4 znázorňuje smyčku teplovodně trubice tvořící výměník tepla uspořádanou podélně s podélnou osou elektrického stroje točivého.1 is a longitudinal sectional view of a heat exchanger of an electric machine; FIG. 2 is a cross-sectional view of a heat exchanger; FIG. with the longitudinal axis of the electric rotary machine, and FIG. 4 shows the loop of the heat transfer tube forming the heat exchanger arranged longitudinally with the longitudinal axis of the electric rotary machine.

Jak je zřejmé z obr. 1 a 2, elektrický stroi 1 točivý je chlazen proudem 2 vnitřního chladivá, procházejícím axiálními rotorovými kanály 3 a kolem statorového svazku 4, odkud je nasáván ventilátorem 5 vnitřního oběhu chladivá a výstupním otvorem 8 vháněn do prostoru 7 vnitřního oběhu chladivá výměníku 8 tepla přes výparnou část 9 teplovodních trubic 10. Poté se proud 2 vnitřního chladivá vrací vstupním otvorem 11 zpět do elektrického stroje 1 točivého.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the rotating electrical machine 1 is cooled by an internal coolant stream 2 passing through the axial rotor ducts 3 and around the stator beam 4, from where it is sucked in by the coolant circulation fan 5 and blown through the outlet 8 into the interior circulation space 7. of the heat exchanger 8 through the evaporating portion 9 of the heat pipes 10. Then, the internal coolant flow 2 returns through the inlet 11 to the rotary electrical machine 1.

Teplovodně trubice 10 jsou gravitačního typu, přičemž výparné části 9 jsou po dvou navzájem propojeny a jsou umístěny v prostoru 7 vnitřního oběhu chladivá, který je přepážkou 12 oddělen od prostoru 13 vnějšího oběhu chladivá, v němž jsou umístěny kondenzační části 14, které jsou rovněž po dvou navzájem propojeny. Dvě propojené výparné části 9 teplovodných trubic 10 spolu se dvěma propojenými kondenzačními částmi 14 teplovodných trubic 10 jsou uspořádány do tvaru uzavřené smyčky. Teplovyvíjející části elektrického stroje 1 točivého, v našem případě axiální rotorové kanály 3, statorový svazek 4 atd. zahřívají neznázorněný kondezát uvnitř · výparných částí 9 teplovodných trubic 10, jež se vypařuje a stoupá pravou i levou stranou smyčky teplovodně trubice 10 do kondenzační části 14 teplovodně trubice 10, odkud po ochlazení proudem 15 vnějšho chladivá vytvářeným ventilátorem 16 vnějšího oběhu stéká působením gravitačních sil pravou i levou částí smyčky teplovodně trubice 10 do· výparné části 9 teplovodně trubice 10. Pro zintezívnění přestupu tepla a snížení tepelného gradiendu je výhodné teplovodně trubice 10 opatřit chladicími křidélky 17.The heat transfer tubes 10 are of the gravitational type, the evaporating parts 9 being connected to each other in two and located in the coolant circulation space 7, which is separated by a partition 12 from the coolant circulation space 13, in which the condensation parts 14 are located. two interconnected. The two interconnected evaporation portions 9 of the heat pipe 10 together with the two interconnected condensation portions 14 of the heat pipe 10 are arranged in the form of a closed loop. The heat-generating parts of the electrical machine 1 of the rotating, in this case axial rotor ducts 3, the stator beam 4, etc. heat the condensate (not shown) inside the evaporative parts 9 of the heat pipe 10 which evaporates and rises to the condensation part 14 of the heat pipe. tube 10, from which, after cooling by the external coolant stream 15 produced by the external circulation fan 16, it flows under the gravity forces of the right and left loop of the heat transfer tube 10 into the evaporation portion 9 of the heat transfer tube 10. To intensify the heat transfer and reduce the thermal gradient cooling wings 17.

jiný příklad provedení je na obr. 3, kds je zobrazena smyčka teplovodně trubice 10 tvořící výměník 8 tepla souose s podélnou osou elektrického stroje 1 točivého.another embodiment is shown in Fig. 3, where the loop of the heat transfer tube 10 forming the heat exchanger 8 coaxial with the longitudinal axis of the rotary electric machine 1 is shown.

Další příklad provedení je nakreslen na obr. 4, který představuje smyčku teplovodně trubice 10 tvořící výměník 8 tepla podélně s podélnou osou elektrického stroje 1 točivého, přičemž výparné části 9 jsou s výhodou v přímém kovovém styku se statorovým svazkem 4 elektrického stroje 1 točivého. Toto uspořádání je možné použít pro proudění chladivá v prostoru 13 vnějšího oběhu chladivá buď ve směru podélné osy stroje, nebo ve směru příčném k podélné ose stroje.Another embodiment is shown in Fig. 4, which represents a loop of the heat transfer tube 10 forming the heat exchanger 8 longitudinally with the longitudinal axis of the rotary electric machine 1, the evaporating parts 9 preferably in direct metal contact with the stator beam 4 of the rotating electric machine 1. This arrangement can be used for coolant flow in the coolant circulation space 13 either in the direction of the machine longitudinal axis or in a direction transverse to the machine longitudinal axis.

Předmětného uspořádání teplovodných trubic lze užít i pro chlazení jiných strojů a zařízení se dvěma oddělenými chladicími okruhy.The present arrangement of heat pipes can also be used to cool other machines and equipment with two separate cooling circuits.

Claims

SUBJECT

A heat exchanger, in particular a closed-loop coolant electric machine, comprising heat pipes comprising vapor portions located in the coolant circulation area and condensation parts located in the coolant circulation area, characterized in that the heat-conducting tubes (10) are arranged in the form of a closed loop formed by at least two curved heat pipes (10) with mutually interconnected evaporation portions (9) and separately interconnected condensation portions (14).

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat transfer tubes (10) are of the gravity type.

Heat exchanger according to Claims 1 and 2, characterized in that the evaporating parts (9) of the heat-conducting tubes (10) of at least two loops are interconnected at the lowest point with respect to the horizontal plane.

Heat exchanger according to Claims 1, 2 and 3, characterized in that the evaporation portions (9) and condensation portions (14) of the heat transfer tube (10) of one loop are arranged in one radial plane of the rotating electrical machine (1).

Heat exchanger according to Claims 1, 2 and 3, characterized in that the evaporation portions (9) and condensation portions (14) of the heat transfer tube (10) of one loop are arranged in different radial planes of the rotary electric machine (1).

Heat exchanger according to Claims 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the heat transfer tubes (10) are provided with cooling wings (17) on the surface.