CS233269B1 - Zařízení ke chlazení čelních částí rotorového vinutí dvoupolových synchronních strojů s hladkým rotorem - Google Patents

Abstract

Vynález řeší rovnoměrné a účinnější chlazení rotorového vinutí vzduchem chlazeného turbomotoru. Zařízení je tvořeno dvěma ventilačními systémy každé čelní části rotorového vinutí, která je rozdělena do dvou chladicích sektorů, z nichž první je tvořen dvěma ventilačními sekcemi před čely širokých zubů a druhý sektor dvěma sekcemi před čely ostatních zubů a drážek rotoru.Jednotlivé ventilační sekce jsou odděleny pevnými přepážkami a radiálně umístěnými distančními vložkami cívek vinutí, jejichž pomoci je první chladicí sektor směrem ke konci rotoru rozšířen. Výstup chladivá z radiálních kanálů druhého sektoru je napojen na ventilační systém vinuti v drážkách, Zatímco vystupující chladivo z prvního sektoru je dvoustranně vyvedeno pomocí rozváděčích kanálů, umístěných v prostoru mezi zploštělou čelní částí vinutí a vnitřní stranou bandážové obruče, přímo So vnějšího prostoru

Description

Vynález se týká zařízení ke chlazení celních částí rotorového vinutí dvoupólových synchronních strojů s hladkým rotorem, zejména vzduchem chlazených turbomotorů.

Dosud známá uvedená zařízení jsou konstruována s jedním ventilačním systémem každé čelní části vinutí. Přiváděné chladivo do vstupních kanálů kolem hřídele prochází radiálními kanály mezi čelními částmi sousedních cívek, jez prochlazuje a je odváděno do vnějšího prostoru otvory v bandážové obruči, jíž je čelní část vinutí překryta. Jejich nevýhodou je, že výstupní otvory snižují mechanickou pevnost obruče, což vyžaduje masivnost jejího provedení, a tím vyšsí spotřebu materiálu. Tato její masivnost vsak nevyhovuje v současné době ani z hlediska potřebného zvýšení rychlosti stroje. Obdobnou nevýhodu mají používané bandážové obruče s axiálními drážkami na své vnitřní straně, do nichž jsou vyústěny radiální kanály čelních částí vinutí. Dalšími známými zařízeními jsou chladicí systémy, kde je k výstupu otepleného chladivá využito prostorného vybrání v každém širokém zubu. Toto vybrání působí jako radiální ventilátor, avšak značný úbytek materiálu v zubech musí být vykompenzován prodlouženou aktivní délkou celého stroje, což vede opět k vyšší spotřebě materiálu a tím k výše uvedeným nevýhodám. Jiným známým řešením je odvádějí chladivá z radiálních kanálů do ventilačních kanálů v drážkách rotoru, kde se sméšuje se studeným chladivém, přiváděným přímo ze vstupních kanálů k těmto ventilačním kanálům, čímž se stává oteplené chladivo součástí ventilace zde uloženého vinutí. Jeho nevýhodou je, že zvyšuje teplotu celého stroje a v současné sobe již tento způsob chlazení rychloběžných strojů nestačí.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje zařízení ke chlazení čelních částí rotorového vinutí dvoupólových synchronních strojů s hladkým rotorem podle vynálezu, kde každá čelní část rotorového vinutí vystupujícího z drážek je upravena do tvaru protilehle zploštěného válce. Zařízení sestává na každé straně rotoru ze vstupních kanálti vytvořených kolem hřídele, z nichž jsou vyústěny všechny iln£ kanály, procházející mezi celními částmi sousedních cívek a jejich racíiaj

233 269 distančními vložkami, nejméně ze dvou pevných přepážek, ventilačních kanálu pro vinutí v drážkách, rozváděčích kanálu, vytvořených mezi povrchem zploštělé celní části vinutí a vnější stěnou bandážové obruče, jíŽ je celní část vinutí překryta a kde jsou tyto rozváděči kanály napojeny jednak na výstupní kanály v širokých zubech a jednak na opačně směřující výstupní otvory do vnějšího prostoru, umístěné při celním okraji bandážové obruče. Jeho podstatou je, že každá celní část rotorového vinutí je rozdělena radiálně uspořádanými distančními vložkami sousedních cívek rotorového vinutí do čtyř ventilačních sekcí, z nichž první a druhá sekce je vytvořena před cely širokých zubil a třetí a čtvrtá sekce před cely ostatních zubů a drážek rotorového vinutí. Radiální kanály z třet? a čtvrté sekce vyúsčují do ventilačních kanálů pro vinutí v drážkách, zatímco radiální kanály z první a druhé sekce jsou napojeny na rozváděči kanály. V prostoru každé z prvních dvou ventilačních sekcí jsou vstupní kanály od výstupních kanálů v širokém zubu odděleny alespoň jednou pevnou přepážkou, umístěnou mezi čelem širokého zubu něho jhem rotoru a mezi celní častí první, připadne druhé nejkratší cívky rotorového vinutí. První i druhá ventilační sekce je směrem ke konci rotoru symetricky rozšířena stupňovitě se zvětšující uhlovou vzdáleností vždy dvou k sobě přivrácených bočních stěn distančních vložek ležících ve stejné příčné rovině, jimiž je každá z těchto sekcí prostorově vymezena, čímž je prostor třetí a čtvrté ventilační sekce ve stejném směru stupňovitě zúžen.

Zařízením podle vynálezu je dosazeno účinějšího chlazení čelních částí rotorového vinutí, než u dosud známých ventilačních zařízeních, nebot při zachování celistvosti bandážové obruče i jejího nosného průřezu je přibližně jedna polovina chladicího média prochlazujícího tyto celní části vinutí odváděna přímo do vnějšího prostoru a pouze druhá polovina otepleného chladivá se zúčastňuje zároveň se studeným chladivém ventilace rotorového vinutí uloženého v drážkách. Tímto konstrukčním řešením je docíleno vyrovnání teplot podél celého vinutí rotoru a zmenšení ventilačních ztrát oproti dosud známým ventilačním systémům, snížena spotřeba materiálu a pracnost. Zlepšením celkové ventilace stroje je zvýšena spolehlivost jeho provozu.

Na připojeném výkresu je uveden příklad zařízení podle vynalezu, objasnující uspořádání jedne z obou stejných celních častí rotoru dvoupoloveho vzduchem chlazeného turbomotoru, která je na obr. 1 a 2 zakreslena v podélných řezech ve dvou k sobe kolmých rovinách, z nichž rez rovinou souměrnosti širokých zubů je znázorněn na obr. 2. Obr. 3 představuje tuto celní část v příčném řezu.

Pro přehlednost bude dále popisována pouze jedna strana rotoru, čelní část rotorového vinutí 2 vystupujícího z drážek je upravena do tvaru zploštělého válce, jehož zploštění je tvořeno rovnými částmi cívek, jež jsou kolmé

233 289 k pravoúhle rovině souměrnosti širokých zubů 7. Celá celní část rotorového vinutí 2 je překryta bandázovou obručí 1 tvaru dutého válce s celně přilehlým závěrným kruhem 8. Bandážová obruč 1 je na přilehlé straně k povrchu zploštělých částí vinutí 2 zesílena axiálními zebry 4. mezi nimiž jsou vytvořeny rozváděči kanály 13. čelní část rotorového vinutí 2 je rozdělena radiálně umístěnými podélnými distančními vložkami 3 mezi sousedními cívkami do čtyř ventilačních sekcí A, B, C, D, První dvě ventilační sekce A, B, jsou vytvořeny před cely širokých zubu 7 a smerem ke konci rotoru jsou prostorové rozšířeny stupňovitě se zvětšující vzdáleností k sobě přivrácených bocních stěn vždy dvou distančních vložek 3 v jedné příčné rovině, jimiž je každá z těchto sekcí A. B vymezena, zatímco třetí a čtvrtá ventilační sekce C, D, tvořená zbývajícími celními částmi vinutí 2 ie v důsledku tohoto uspořádání distančních vložek 3, směrem ke konci rotoru prostorově zúžena. Ze vstupních kanálů 11 kolem hřídele

6. napojených na ventilační kanály 14 pro vinutí 2 v drážkách, jsou pod celní částí rotorového vinutí 2 vyústěny radiální kanály 12 všech sekcí A. B. C. D. procházející mezi sousedními cívkatai tohoto vinutí 2 a bočními stěnami distančních vložek 3. Výstupy radiálních kanálů 12 z třetí a čtvrté sekce C. D jsou napojeny na ventilační kanály 14 pro vinutí 2 v drážkách s radiálními výstupními otvory 9 v klínech rotoru, zatímco radiální kanály 12 z první a druhé sekce A. B jsou vyústěny do rozváděčích kanálů 13 mezi axiální žebra 4. Konce těchto rozváděčích kanálů 13 isou na jedné celní straně bandážové obruče 1 napo jeny na výstupní kanály 15, vytvořené v širokém zubu 7. a na její druhé čelní straně na výstupní otvory 16 v závěrném kruhu 8. Vstupní kanály 11 isou od výštupních kanálů 15 v širokém zubu 7 odděleny pevnou přepážkou 5 tvaru deskovitého segmentu, umístěnou v kolmé rovině na rovinu souměrnosti širokých zubů 7 mez i jhem 10 rotoru a spodní stranou celní části nejkratší cívky rotorového vinutí 2 v každé z prvních dvou ventilačních sekcí A, B.

První dvě protilehlé ventilační sekce A, B tvoří funkčně jeden chladící sektor, zatímco druhý je tvořen zbývající třetí a čtvrtou sekcí C, D. Tímto rozdělením je umožněno odvádění přibližné jedne poloviny otepleného vzduchu z prvního sektoru přímo do vnějšího prostoru a druhé jeho poloviny do ventilačních kanálů 14 pro vinutí 2 v drážkách. Pevnou přepážkou 5, umístěnou ve spodní části prostorů prvních dvou ventilačních sekcí A, B je zamezeno výstupu studeného vzduchu ze vstupních kanálů 11 do výstupních kanálů 15 v širokých zubech

7. Ve vstupních kanálech 11 pod každou třetí a čtvrtou ventilační sekcí C. D jsou na hřídel i 6 rotoru v nestejné vzdálenosti od roviny souměrnosti rotoru f

radialne upevněny konce pěti ventilačních zarážek 17 hranolovitého tvaru, zasahujících druhým koncem do radiálních kanálů 12. Těmito ventilačními zarážkami ie zabráněno přímému proudění studeného vzduchu do ventilačních kanálů 14 pro vinutí 2 v drážkách.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU 233 289

1. Zařízeni ke chlazení celních částí rotorového vinutí dvoupólových synchronních strojů s hladkým rotorem, kde každá celní část rotorového vinutí vystupujícího z drážek je upravena do tvaru protilehle zploštěného válce, sestávající na každé straně rotoru ze vstupních kanálů umístěných kolem hřídele, z nichž jsou vyústěny všechny radiální kanály procházející mezi celními částmi sousedních cívek a jejich distančními vložkami, nejméně ze dvou pevných přepážek, ventilačních kanálů pro vinutí v drážkách, rozváděčích kanálů, umístěných mezi povrchem rovinné celní části vinutí a vnitřní stranou bandážové obruče, jíž je celní část vinutí překryta a tyto rozváděči kanály jsou napojeny jednak na výstupní kanály v širokých zubech a jednak na výstupní otvory při celním okraji bandážové obruče, vyznačené tím, že každá celní část rotorového vinutí (2) je rozdělena radiálně umístěnými distančními vložkami (3) sousedních cívek do čtyř ventilačních sekcí (A,B,C,D), z nichž první a druhá sekce (A,B) je vytvořena před cely širokých zubů (7) a třetí a čtvrtá sekce (C,D) před cely ostatních zubů a drážek rotorového vinutí (2), kde jsou radiální kanály (12) z třetí a f

čtvrté ventilační sekce (C,D) napojeny na ventilační kanály (14) pro vinutí (2) v drážkách, zatímco radiální kanály (12) z první a druhé ventilační sekce (A,B) jsou vyústěny do rozváděčích kanálů (13), přičemž vstupní kanály (11) jsou v prostoru každé z prvních dvou ventilačních sekcí (A,B) odděleny od výstupních kanálů (15) v širokém zubu (7) alespoň jednou pevnou přepážkou (5), umístěnou mezi jhem (10) rotoru nebo čelem širokého zubu (7) a mezi celní částí první, případně druhé nejkratší cívky rotorového vinutí (2).

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že první a druhá ventilační sekce (A, B) je směrem ke konci rotoru rozšířena stupňovitě se zvětšující úhlovou vzdáleností vždy dvou k sobě přivrácených bocních stěn distančních vložek (3) ležících ve stejné příčné rovině, čímž je prostor každé třetí a čtvrté ventilační sekce (C,D) ve stejném směru stupňovitě zúžen.