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Wärmeaustauscher für Elektromotoren und Dynamomaschinen Elektrische
Maschinen, z. B Motoren, werden in zwei bekannten Haupttypen, nämlich als offene
und als geschlossene Motoren, hergestellt.
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Offene Motoren sind verhältnismäßig billig in der Anschaffung, und
das Kühlen findet dadurch statt, daß ein kräftiger Luftstrom durch den Motor an
den Wicklungen usw. vorbeistreicht. Die Kühlwirkung kann dabei sehr wirksam sein,
so daß der Motor im Verhältnis zu seiner Leistung klein gehalten werden kann.
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Dieser Typ von Motoren hat indessen den Nachteil, daß durch die den
Motor durchströmenden Luftmassen die von diesen mitgeführten Staub- und Schmutzteilchen
sich auf den Wicklungen und dem Eisenkern des Motors nach und nach ablagern. Unter
ungünstigen Verhältnissen können diese Ablagerungen zusammen mit Tau und Feuchtigkeit
in der Luft saure Lösungen bilden, die mit der Zeit stark genug werden, um die elektrische
Isolation oder -die Eisenteile anzugreifen, so daß der Wirkungsgrad der Maschine
abfällt. Diese Auswirkungen machen früher oder später den Motor unbrauchbar und
bedingen seine Auswechslung. Ein derart beschädigter Motor läßt sich in der Regel
nicht reparieren, da die Teile des Eisenkerns aus weichem Eisen leicht rosten und
bereits stark angegriffen sind, wenn sich die Schäden an dessen Leistungsabfall
bemerkbar machen.
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Der vorstehend erwähnte Nachteil tritt bei geschlossenen oder gekapselten
Motoren nicht ein. Diese haben eine längere Lebensdauer, da die inneren Teile des
Motors von der umgebenden Luft annähernd dicht abgeschlossen sind'. Das Kühlen erfolgt
hier durch Wärmeleitung durch die Masse des Motors und deren Ableitung an einen
an dem Gehäuse entlang streichenden Luftstrom. Für eine ausreichende Kühlung muß
der Motor größere Kühlflächen als ein offener Motor haben, und die Wärme, die in
dem Läufer eines geschlossenen Motors entwickelt wird, muß über die eingeschlossene
Luftmasse auf den Ständer des Motors übertragen werden, da die durch die Motorwelle
und Lager abgeleitete Wärmemenge verhältnismäßig gering ist. Der Motor muß deshalb
im Zusatz zu den genannten großen äußeren Kühlflächen auch Luft in einer Menge enthalten,
die ausreicht, um genügend Wärme von dem Läufer auf den Ständer zu überführen, ohne
daß die Temperatur unzulässig ansteigt.
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Auf Grund der weniger wirkungsvollen Kühlung von geschlossenen Motoren
muß die Isolation, insbesondere im Läufer, besser sein als bei offenen Motoren.
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Es sind Wärmeaustauscher bekannt geworden, die als Lüfter mit Fächertaschen
ausgebildet sind. In der bekannten Anordnung sind diese Fächertaschen selbsttragend.
Diese Art der Gestaltung eines solchen Wärmeaustauschers bedingt erhebliche Wandstärken
der Austauscherwände und hat somit eine Herabsetzung des Wirkungsgrades des Wärmeaustauschers
zur Folge, da sich der Wärmedurchgang entsprechend der Zunahme der Wandstärke verringert.
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Diese Nachteile sowie die den vorgenannten beiden Motortypen eigenen
Nachteile sollen durch die Erfindung ausgeräumt werden. Die Erfindung soll die Herstellung
von geschlossenen Motoren in gleicher Größe wie offene Motoren mit gleicher Leistung
ermöglichen.
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Die Erfindung läßt ferner einen einfachen Umbau vorhandener offener
Motoren in geschlossene Motoren ohne Herabsetzung der Leistung und ohne wesentliche
Änderungen zu.
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Erfindungsgemäß ist bei einem Wärmeaustauscher für Elektromotoren
und Dynamomaschinen, der als doppelseitiger, umlaufend antreibbarer Fächer ausgebildet
ist, der Fächer von zwei kreisförmigen Scheibei gebildet, die durch einen inneren
und einen äußeren Stehbolzenkranz im Abstand voneinander gehalten sind, um welche
ein Band aus gut wärmeleitendem Stoff zickzackförmig herumgeführt ist, so daß es
bei dichter Anlage an den Scheiben zwischen diesen sich radial nach außen öffnende
Fächertaschen bildet, und die eine Scheibe mit zum Grunde der Fächertaschen führenden
Schlitzen und diie andere Scheibe mit Schlitzen für den Ein- und Austritt des zu
kühlenden Mittels zu dem von dem Band eingeschlossenen Fächerraum versehen.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung näher
beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform des neuen Wärmeaustauschers,
Fig.2
die Anordnung des Wärmeaustauschers in einem Motor im Schnitt nach der -Linie II-11
der Fig. 1, Fig. 3 eine Hälfte des Wärmeaustauschers nach der Fig. 1, von der Seite
gesehen.
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Der Wärmeaustauscher nach den Fig. 1 bis 3 besteht aus zwei runden
Scheiben 1 und 2, die durch einen. inneren und einen äußeren Kranz von Stehbolzen
3 zusammengehalten sind. Um die Bolzen 3 herum ist zickzackförmig ein dünnes Metallband
4 mit guter Wärmeleitungsfähigkeit in einer solchen Weise geführt, daß zwischen
den Scheiben 1 und 2 ein Fächer mit hohlen Fächerflügeln gebildet wird. (In der
Fig.1 ist die linke Hälfte der Scheibe 2 weggelassen.) Diese Scheibe ist mit Löchern
5 versehen, die zum Grund der nach außen offenen Fächer führen, die von der äußeren
Fläche des Bandes 4 gebildet werden, so daß Luft oder ein anderes Fluidum bei Umlauf
des Fächers durch die Löcher 5 angesaugt und auf Grund der Zentrifugalwirkung zwischen
den Scheiben 1 und 2 radial hinausgeschleudert wird. Die kalte. äußere Luft streicht
dadurch über die äußere Oberfläche des Bandes 4. Die Scheibe 1 ist in der Nähe der
Mitte mit Öffnungen 6 versehen, die nach der Innenseite des Bandes 4 Luft einlassen.
Bei Umlauf des Fächers wird diese Luft in die Spitzen der hohlem Fächerflügel gedrückt
und strömt durch die an den Spitzen vorgesehenen Öffnungen 7 aus.
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Wie in Fig.2 und 3 gezeigt, schließt das Band. 4 luftdicht an die
Scheiben 1 und 2. Diese sind. außerdem mit je einer Büchse 8 fest auf die Welle
9 des Motors aufgezogen. Wenn der Motor in Betrieb ist, läuft der Wärmeaustauscher
mit dem Läufer um, und die äußere, kalte Luft wird" wie beschrieben, durch die Öffnung
5 in der Scheibe 2 angesaugt und tritt radial aus, wobei sie an dem Metallband 4
entlang streicht. Gleichzeitig wird die Luft in dem Innern des Motors durch die
Öffnungen 6 in der Nähe der Mitte der Scheibe 1 angesaugt und in die hohlen Fächerflügel
gedrückt, wobei sie an der Innenseite des Bandes 4 entlang streicht, das von der
äußeren Luft abgekühlt ist. Sie wird somit gekühlt, bevor sie wieder durch die Öffnungen
7 in den Motor hineingedrückt wird. Solange der Wärmeaustauscher umläuft, findet
somit ein Wärmeaustausch durch das Band 4 von der warmen Luft im Motor zu der kälteren,
äußeren Luft statt. Hierdurch erreicht man eine sehr wirksame Kühlung, ohne daß
die Luftmasse im Motor erneuert wird. Der Strömungsverlauf der inneren und der äußeren
Luft ist durch Pfeile in Fig.2 angedeutet.
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Nach den Fig. 1 bis 3 ist die Scheibe 1 durch eine sich um den gesamten
Umkreis der Scheibe 1 erstreckende Packung 10 völlig gegen das Motorgehäuse abgedichtet.
Sie ist keinen Druckbeanspruchungen ausgesetzt, da zwischen der inneren und der
äußeren Luft kein Druckunterschied besteht.
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Durch die neue. Vorrichtung wird ein so wirksaumer Wärmeaustausch
erreicht, daß die Kühlung ebenso wirkungsvoll ist wie bim Durchblasen eines Luftstromes
durch die Maschine. Dies führt unter anderem dazu, daß ein geschlossener Motor in
der gleichen Größe wie ein offener Motor mit der gleichen Leistung gebaut werden
kann, wobei gleichzeitig die sonstigen Nachteile von geschlossenen Motoren vermieden
werden.