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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer Vorrichtung zum Absaugen von Bremsstaub, wobei es sich um eine große elektrische Maschine für die Wasserkraft handelt. In der Wasserkraft kommen Generatoren oder Motor-Generatoren (Pumpspeicherkraftwerk) zum Einsatz. Der Durchmesser des Stators einer solchen Maschine beträgt mindestens 2 m.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass große elektrische Maschinen für die Wasserkraft über eine Bremsanlage verfügen können, um die Auslaufzeit im Bereich niedriger Drehzahlen zu verkürzen. Hierzu sei auf die
DE 1 060 980 B verwiesen. Eine solche Bremsanlage umfasst eine Bremsscheibe und wenigstens eine Bremseinheit mit einer Bremsbacke, die beim Bremsen auf die Bremsscheibe gedrückt wird. Sowohl die Bremsscheibe als auch die Bremseinheiten sind in der Maschinengrube angeordnet. Da sich der dabei entstehende Bremsstaub für Mensch und Maschine als schädlich erweist, ist es von Vorteil, wenn derselbe abgesaugt und entsorgt werden kann. In der Regel wird hierzu eine außerhalb der Maschinengrube installierte Filtereinheit verwendet, welche über Rohre mit den Bremseinheiten verbunden ist.
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Die bekannte Vorrichtung zum Absaugen von Bremsstaub hat mehrere Nachteile. Da das Gehäuse der elektrischen Maschine, welches durch die Maschinengrube und einem Deckel gebildet wird, luftdicht sein muss, muss die Luftabsaugung, die durch die Vorrichtung zum Absaugen von Bremsstaub erzeugt wird, kontrolliert und die Rückführung von Luft sichergestellt werden. Auf diese Weise wird vermieden, den Druck in Gehäuse zu senken, was zu Problemen bei der Kühlung der elektrischen Maschine und zu Entstehung von schädlichen Öldämpfen in den Lagern führen könnte. Die Kontrolle des Drucks und die Zuführung von Luft machen eine solche Absauganlage sehr aufwändig und teuer. Außerdem ist es aufgrund der meist großen Entfernung zwischen dem Ort, an dem der Staub erzeugt wird, und der Filtereinheit sehr schwierig eine solche Anlage zu dimensionieren und ihre Effizienz im Laufe der Zeit aufrechtzuerhalten. Zudem ist es schwer oder gar unmöglich eine solche Anlage in eine bestehende elektrische Maschine zu integrieren, da oft kein Raum für die benötigte Verrohrung vorhanden ist.
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Aus der
DE 18 68 766 U ist ferner eine als Schiffsladewellen-Motor ausgebildete gattungsgemäße elektrische Maschine bekannt. Diese offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs: Einen Stator, einen Rotor, eine mit dem Rotor verbundene Welle, eine mit der Welle verbundene Bremsscheibe, eine Bremseinheit mit einer Bremsbacke und eine Absaugeinheit mit einer Absaugdüse und einem Lüfter, wobei die Bremseinheit so ausgebildet ist, dass sie mit der Bremsbacke auf die Bremsscheibe drücken kann, und wobei die Absaugeinheit so ausgebildet ist, dass sie mit der Absaugdüse den beim Bremsen an der Bremsbacke entstehenden Staub absaugen kann, und wobei der Stator, der Rotor, Bremsscheibe und Bremseinheit in einem Maschinengehäuse angeordnet sind, und die Welle das Maschinengehäuse durchdringt.
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Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Absaugen von Bremsstaub für eine große elektrische Maschine in der Wasserkraft anzugeben, die die genannten Nachteile vermeidet.
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Die gestellte Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit einer Vorrichtung zum Absaugen von Bremsstaub mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den von Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
- 1 Erfindungsgemäße elektrische Maschine;
- 2 Erfindungsgemäße Absaugeinheit in einer ersten Ausführungsform;
- 3 Erfindungsgemäße Absaugeinheit in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt in sehr schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, welche einen Stator, einen Rotor, eine Welle, eine Bremsscheibe, ein Maschinengehäuse, eine Bremseinheit mit einer Bremsbacke und eine Absaugeinheit mit einer Absaugdüse umfasst. Dabei sind der Stator mit 1, der Rotor mit 2, die Welle mit 3, die Bremsscheibe mit 4, das Maschinengehäuse mit 5, die Bremseinheit mit 6, die Bremsbacke mit 7, die Absaugeinheit mit 8 und die Absaugdüse mit 9 bezeichnet. Der Rotor 2 und die Bremsscheibe 4 sind mit der Welle 3 verbunden. Die Bremseinheit 6 ist so ausgebildet, dass sie mit der Bremsbacke 7 auf die Bremsscheibe 4 drücken kann. Die Absaugeinheit 8 ist so ausgebildet, dass sie mit der Absaugdüse 9 den beim Bremsen an der Bremsbacke 7 entstehenden Staub aktiv absaugen kann. Die Absaugeinheit 8 umfasst dazu wenigstens eine Filtereinheit und wenigstens einen Lüfter. Dabei sind der Stator 1, der Rotor 2, die Bremsscheibe 4, die Bremseinheit 6 mit der Bremsbacke 7 und die Absaugeinheit 8 mit der Filtereinheit, dem Lüfter und der Absaugdüse 9 vollständig innerhalb des Maschinengehäuses 5 angeordnet. Die Welle 3 ragt aus dem Maschinengehäuse 5 heraus, so dass sie mit einer Turbine oder einer Pumpturbine verbunden werden kann (nicht gezeigt).
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Absaugeinheit 8 vollständig innerhalb des Maschinengehäuses 5 führt dazu, dass eine Drucküberwachung desselben entfallen kann, da die von der Absaugeinheit 8 aus dem Maschinengehäuse 5 eingesaugte Luft vollständig wieder in dasselbe abgegeben wird. Ebenso kann eine das Maschinengehäuse 5 durchdringende Verrohrung entfallen. Es wird lediglich die zum Betreiben der Absaugeinheit 8 notwendige Energieversorgung innerhalb des Maschinengehäuses 5 benötigt. Der Aufwand hierfür ist jedoch wesentlich geringer als für die erwähnte Verrohrung.
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Voraussetzung für die Anordnung der Absaugeinheit 8 vollständig innerhalb des Maschinengehäuses 5 ist natürlich, dass die Absaugeinheit 8 hinreichend kompakt aufgebaut ist.
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2 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäß hinreichend kompakten Absaugeinheit 8 in Vorder- und Seitenansicht gemäß einer ersten Ausführungsform. Dabei zeigt der obere Teil der 2 die Vorderansicht und der untere Teil der 2 die Seitenansicht. Die Absaugeinheit 8 umfasst ein Gehäuse, welches mit 10 bezeichnet ist, eine Filtereinheit, welche mit 11 bezeichnet ist, einen Lüfter, welcher mit 12 bezeichnet ist, einen Luftauslass, welcher mit 13 bezeichnet ist, und einen Lufteinlass, welcher mit 14 bezeichnet ist. Das Gehäuse 10 ist in der in 2 gezeigten Ausführungsform quaderförmig. Es sind jedoch auch andere Formen denkbar. Die Filtereinheit 11 ist trommelförmig ausgebildet. Der Lüfter 12 ist als Walzenlüfter ausgebildet. Die Filtereinheit 11 und der Lüfter 12 sind im Gehäuse 10 angeordnet. Der Luftauslass 13 und der Lufteinlass 14 sind Öffnungen im Gehäuse 10. Die Filtereinheit 11 ist so im Gehäuse 10 angeordnet, dass der Lufteinlass 14 ins Innere der Filtereinheit 11 mündet. Der Lüfter 12 ist so im Gehäuse 10 angeordnet, dass er im Betrieb Luft vom Inneren des Gehäuses 10 durch den Luftauslass 13 nach draußen befördern kann. Der Lufteinlass 14 ist so ausgebildet, dass an demselben eine Absaugdüse 9 befestigt werden kann, wobei die Absaugdüse 9 mittels einem Schlauch an dem Lufteinlass 14 befestigt sein kann.
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Besonders kompakt wird die Absaugeinheit 8 gemäß 2, wenn sich die Filtereinheit 11 und der Lüfter 12 von einer ersten Seite des Gehäuses 10 bis zu einer zweiten Seite des Gehäuses 10 erstrecken, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt.
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3 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäß hinreichend kompakten Absaugeinheit 8 in Vorder- und Seitenansicht gemäß einer zweiten Ausführungsform. Dabei zeigt der obere Teil der 3 die Vorderansicht und der untere Teil der 3 die Seitenansicht. Die Absaugeinheit 8 umfasst ein Gehäuse, welches mit 10 bezeichnet ist, eine Filtereinheit, welche mit 11 bezeichnet ist, einen Lüfter, welcher mit 12 bezeichnet ist, einen Luftauslass, welcher mit 13 bezeichnet ist, und einen Lufteinlass, welcher mit 14 bezeichnet ist. Das Gehäuse 10 ist in der in 3 gezeigten Ausführungsform quaderförmig. Es sind jedoch auch andere Formen denkbar. Die Filtereinheit 11 ist plattenförmig ausgebildet und so im Gehäuse 10 angeordnet, dass der vom Gehäuse 10 umschlossene Raum durch die Filtereinheit 11 in zwei voneinander getrennte Bereiche geteilt wird. Der Lüfter 12 ist Axiallüfter ausgebildet und im Gehäuse 10 angeordnet. Der Luftauslass 13 und der Lufteinlass 14 sind Öffnungen im Gehäuse 10. Der Lufteinlass 14 mündet in den ersten Bereich des Gehäuses 10. Der Luftauslass 13 mündet in den zweiten Bereich des Gehäuses 10. Der Lüfter 12 ist so im Gehäuse 10 angeordnet, dass er im Betrieb Luft vom Inneren des Gehäuses 10 durch den Luftauslass 13 nach draußen befördern kann. Der Lufteinlass 14 ist so ausgebildet, dass an demselben eine Absaugdüse 9 befestigt werden kann, wobei die Absaugdüse 9 mittels einem Schlauch an dem Lufteinlass 14 befestigt sein kann.
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Besonders kompakt wird die Absaugeinheit 8 gemäß 3, wenn sich die Filtereinheit 11 von einer ersten Seite des Gehäuses 10 bis zu einer zweiten Seite des Gehäuses 10 erstreckt, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt.
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Aus dem Gesagten ist klar, dass den beiden Ausführungsformen gemäß 2 und 3 folgende Merkmale gemeinsam zukommen: Die Absaugeinheit 8 umfasst ein Gehäuse 10, eine Filtereinheit 11, einen Lüfter 12, einen Luftauslass 13 und einen Lufteinlass 14. Die Filtereinheit 11 ist so ausgebildet und im Gehäuse 10 angeordnet, dass der vom Gehäuse 10 umschlossene Raum durch die Filtereinheit 11 in zwei voneinander getrennte Bereiche geteilt wird. Der Lüfter 12 ist im Gehäuse 10 angeordnet. Der Luftauslass 13 und der Lufteinlass 14 sind Öffnungen im Gehäuse 10. Der Lufteinlass 14 mündet in den ersten Bereich des Gehäuses 10, welcher in der Ausführungsform gemäß 2 durch das Innere der trommelförmigen Filtereinheit gebildet wird. Der Luftauslass 13 mündet in den zweiten Bereich des Gehäuses 10. Der Lüfter 12 ist so im Gehäuse 10 angeordnet, dass er im Betrieb Luft vom Inneren des Gehäuses 10 durch den Luftauslass 13 nach draußen befördern kann. Der Lufteinlass 14 ist so ausgebildet, dass an demselben eine Absaugdüse 9 befestigt werden kann, wobei die Absaugdüse 9 mittels einem Schlauch an dem Lufteinlass 14 befestigt sein kann.
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Während dem Betrieb der Absaugeinheit 8 sammelt sich der Bremsstaub im ersten Bereich des Gehäuses 10.
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Die in 2 gezeigte Filtereinheit 11 kann auch mit dem Lüfter 12 aus 3 kombiniert werden und der Lüfter 12 aus 2 kann mit der Filtereinheit 11 aus 3 kombiniert werden. So ergeben sich noch zwei weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen der Absaugeinheit 8.
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Das Gehäuse 10 kann auch einen zweiten Lufteinlass 14 aufweisen. Beide Lufteinlässe 14 münden in den ersten Bereich des Gehäuses 10. An beiden Lufteinlässen 14 ist je eine Absaugdüse 9 befestigt.
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Die Ausführungsform der Absaugeinheit 8 mit einer Absaugdüse 9 kommt dabei so zum Einsatz, dass je eine Absaugeinheit 9 neben einer Bremseinheit 6 angeordnet wird, so dass die Absaugeinheit 8 den Bremsstaub der zugehörigen Bremseinheit 6 absaugen kann. Eine große elektrische Maschine in der Wasserkraft verfügt in der Regel über eine Vielzahl von Bremseinheiten 6. Dadurch können die Absaugeinheiten 8 sehr leicht ausgelegt und gewartet werden. Die Filterkapazität der Filtereinheit 11 wird dabei so bemessen, dass sie den während der gesamten Lebensdauer des Bremsbelages der zugeordneten Bremseinheit 6 entstehenden Staub aufnehmen kann. Eine Inspektion und Reinigung der Filtereinheit 11 wird dann bei jedem Austausch des Bremsbelages durchgeführt.
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Für die Ausführungsform der Absaugeinheit 8 mit zwei Absaugdüsen 9 gibt es zwei verschiedene Einsatzmöglichkeiten. Die erste Einsatzmöglichkeit ergibt sich bei elektrischen Maschinen mit zwei Drehrichtungen, d.h. bei Motorgeneratoren. In diesem Fall wird wieder genau eine Absaugeinheit 8 genau einer Bremseinheit 6 zugeordnet. Die beiden Absaugdüsen 9 der Absaugeinheit 8 werden dabei so an der Bremsbacke 7 der zugehörigen Bremseinheit 6 angeordnet, dass die erste Absaugdüse 9 den Bremsstaub absaugen kann, welcher bei der ersten Drehrichtung der elektrischen Maschine entsteht, und die zweite Absaugdüse 9 den Bremsstaub absaugen kann, welcher bei der zweiten Drehrichtung der elektrischen Maschine entsteht. Die zweite Einsatzmöglichkeit ergibt sich, wenn genau eine Absaugeinheit 8 mit zwei Absaugdüsen 9 genau zwei Bremseinheiten 6 zugeordnet wird, wobei die erste Absaugdüse 9 den Bremsstaub der ersten Bremseinheit 6 absaugt, und die zweite Absaugdüse 9 den Bremsstaub der zweiten Bremseinheit 6 absaugt. Das kann dann von Vorteil sein, wenn das Maschinengehäuse 1 nur wenig freien Raum bietet.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, dass je eine Absaugeinheit 8 höchstens zwei Bremseinheiten 6 zugeordnet ist, um deren Bremsstaub abzusaugen. Dadurch ergibt sich der Vorteil der einfachen Dimensionierung der Absaugeinheit 8 und einer übersichtlichen Verrohrung innerhalb des Maschinengehäuses 5.
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Aus dem Gesagten ist auch klar, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Absaugeinheiten 8 elektrischen Maschinen sehr gut und einfach mit einer Einrichtung zum Absaugen von Bremsstaub nachgerüstet werden können, die bisher über keine solche Mittel verfügt haben.
