DE1030440B - Einrichtung zur Kuehlung der im Innern einer vom Turbinen- oder Pumpenwasser umstroemten elektrischen Maschine umgewaelzten Kuehlluft - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Kühlung der im Innern einer vom Turbinen- oder Pumpenwasser umströmten elektrischen Maschine umgewälzten Kühlluft Die im Innern eines mit einer Wasserturbine gekuppelten Generators oder mit einer Pumpe gekuppelten Motors umgewälzte Kühlluft muß rückgekühlt werden. Wenn der Generator bzw. der Motor innerhalb des strömenden Turbinen- bzw. Pumpenwassers liegt, ist es zweckmäßig, dieses Wasser zur Rückkühlung der Kühlluft zu verwenden, obwohl dasselbe ungereinigt ist. Der Nachteil, der durch sich eventuell am Maschinenumfang absetzende Verunreinigungen des Wassers entstehen könnte, wird bei weitem ausgeglichen durch die Einsparung eines besonderen Rückkühlers.
• Es ist bereits bekanntgeworden, das die elektrische Maschine umströmende Turbinen- bzw. Pumpenwasser zur Rückkühlung der inneren Kühlluft auszunutzen. Jedoch hat man bei diesen bekannten Anordnungen entweder auf besondere Führungssysteme für die Kühlluft ganz verzichtet und sich mit der Kühlwirkung begnügt, die durch die Abkühlung des Maschinengehäuses eintritt, oder aber man hat verwikkelte Rohr- und Rippenanordnungen eingebaut, die eine Vergrößerung der Baulänge der elektrischen Maschine zur Folge hatten und darüber hinaus für den Fall eines geschlossenen Innenkühlluftstromes eine Rückkühlung der Innenkühlluft lediglich kurz vor Wiedereintritt in die Maschine ermöglichten, während ein großer Teil des Strömungsweges der Innenkühlluft für die Rückkühlung derselben nicht ausgenutzt werden konnte.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Kühlung der im Innern einer vom Turbinen- bzw. Pumpenwasser umströmten elektrischen Maschine umgewälzten Kühlluft, wobei deren Außenmantel eine glatte Außenoberfläche und an der Innenseite kühlluftbeströmte Rippen aufweist, die parallel zur Längsachse der Maschine verlaufen und symmetrisch zur Mitte der Maschine angeordnet sind. Erfindungsgemäß erfolgt der Eintritt der warmen Kühlluft in die Rippenzwischenräume im Gebiet der Mitte der Maschine und der Austritt der erkalteten Kühlluft an den Enden der Maschine. Die Rippenzwischenräume werden dabei zweckmäßig nach innen abgeschlossen, so daß parallel nebeneinanderliegende, axial verlaufende, luftdurchströmte Kühlkästen gebildet werden. Lediglich in der Mitte und an den stirnseitigen Enden der Maschine sind in den inneren Abschlußwänden Öffnungen für den Kühlluftein- bzw. -austritt vorgesehen.
• Nach einem weiteren Erfindungsgedanken werden jeweils mehrere der, wie beschrieben, auf dem Maschinenumfang parallel nebeneinanderliegenden Kühlkästen zu einer Kühlkastengruppe zusammengefaßt, wobei nur jeweils die beiden, in Umfangsrichtung gesehen, außenliegenden Kühlkästen einer Kühlkastengruppe radiale Kühllufteinlaß- bzw. Kühlluftauslaßöffnungen besitzen, während die dazwischenliegenden Kühlkästen einer Kühlkastengruppe keine radialen Öffnungen aufweisen, sondern lediglich untereinander durch an der Stirnseite der Maschine bzw. in der Mitte der Maschine vorgesehene Überströmöffnungen miteinander in Verbindung stehen. Diese Überströmöffnungen werden praktisch dadurch gebildet, daß die bereits erwähnten Rippen an diesen Stellen axial verkürzt werden. Um zu erreichen, daß der Eintritt der warmen Kühlluft stets in der Mitte der Maschine und der Autritt der rückgekühlten Kühlluft stets in den Stirnseiten der Maschine erfolgt, ist es zweckmäßig, jeweils drei solcher Kühlkästen zu einer Kühlkastengruppe zusammenzufassen, so daß ein axial gerichteter Kühlluftstrom innerhalb der Kühlkastengruppe zweimal seine Richtung wechselt.
• Es sei darauf hingewiesen, daß es notwendig ist, die Rippen auf der Innenseite des Gehäusemantels, also auf der Kühlluftseite, anzubringen, beispielsweise anzuschweißen, und nicht etwa auf der Außenseite (Wasserseite), da die Wärmeübergangszahl für den Wärmeübergang von Luft an Metall bedeutend kleiner ist als diejenige für den Wärmeübergang von Wasser an Metall. Diese Tatsache wird bei der vorliegenden Erfindung ausgenutzt und die Außenoberfläche des Außenmantels glattgehalten, jedenfalls so glatt, daß der Wasserwiderstand gering und die Reinigung möglichst einfach ist. Diese glatte Oberfläche ist auch deshalb notwendig, weil mit dem Turbinen- bzw. Pumpenwasser auch feste Teile mitgerissen werden, die an einer nicht glatten, z. B. berippten Außenoberfläche des Mantels hängenbleiben würden. Ein leicht wegen geringen Strömungswiderstandes in Mantelumfangsrichtung gewellter Außenmantel ist wegen der damit verbundenen Vergrößerung der Wärmeübergangsfläche auch von Nutzen, was sich speziell auf der Luftseite (gewellte Innenoberfläche des Außenmantels) auswirkt. Des weiteren muß ein möglichst großer Teil des Gesamtumfanges der Außenoberfläche des Mantels ausgenutzt werden können. Da nun die elektrische Maschine mit dem Rohr, in dem sich Turbine bzw. Pumpe befinden, über Stützschaufeln, die die Wärmeübergangsfläche wasserseitig vermindern, verbunden ist, sind gemäß der Erfindung die zwischen Mantel der elektrischen Maschine und Turbinen- bzw. Pumpenrohr vorgesehenen Stützstreben im Gebiet des Mantels zur Vergrößerung der wasserbeströmten Manteloberfläche ausgespart und stehen nur über schmale Stege mit dem Mantel in Verbindung.
• Es sei erwähnt, daß die Luft in der elektrischen Maschine durch Radial- oder Axiallüfter zwecks Kühlung von Rotor und Stator umgewälzt wird.- Bei Einführung der warmen Kühlluft in die Rippenzwischenräume im Gebiet der Mitte der elektrischen Maschine und Austritt an den Maschinenenden wird dann je ein Lüfter auf jeder Läuferseite vorgesehen. Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß Rohrbündelkühler als Rückkühler in Wegfall kommen und somit kein gereinigtes und gefiltertes Kühlwasser verwendet zu werden braucht, da bei Verwendung des Gegenstandes gemäß der Erfindung mit dem schmutzigen die elektrische Maschine sowieso umströmenden Turbinen-bzw. Pumpenwasser rückgekühlt wird.
• Die Fig. 1 bis 3 stellen ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß der Erfindung dar.
• Es handelt sich um eine Kühleinrichtung an einem Wasserkraftgenerator, dessen Luft mit Hilfe der Schaufeln 1 innerhalb des Generators umgewälzt wird. Die warme Kühlluft tritt durch die Öffnungen 2 in die Kühlkästen 3 und verläßt diese durch die Austrittsöffnungen 4. Die Längsrippen sind mit 5 bezeichnet. Es liegen über den gesamten Umfang verteilt viele Kühlkastengruppen nebeneinander, was aus der Fig. 2, die den Querschnitt A-A (s. Fig. 1) darstellt, hervorgeht. Der Verlauf der Kühlluft innerhalb einer Kühlkastengruppe ist der Fig. 3 (Ansicht von B) zu entnehmen. In dieser Figur sind auch die jeweils am anderen Ende verkürzten Rippen einer Kühlkastengruppe zu sehen. -Der Zustrom der warmen Kühlluft erfolgt im Gebiet der Generatormitte und der Austritt der kalten Kühlluft an den Enden des Generators (s. Fig. 1).
• Die Rippen 5 sind an die Innenseite des Außenmantels 6 angeschweißt. Zwischen der Unterseite der Stützschaufeln 7 und dem Außenmantel 6 befindet sich ein wasserdurchströmter Zwischenraum 8 zur Vergrößerung der wasserbeströmten Außenoberfläche des: Mantels 6. Die Abstützung des Generators erfolgt über schmale Stege 9, die in Strömungsrichtung des Wassers verlaufen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Kühlung der im Innern einer vom Turbinen- bzw. Pumpenwasser umströmten elektrischen Maschine umgewälzten Kühlluft; wobei deren Außenmantel eine glatte Außenoberfläche und an der Innenseite kühlluftbeströmte Rippen aufweist, die parallel zur Längsachse der Maschine verlaufen und symmetrisch zur Mitte der Maschine angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt der warmen Kühlluft in die Rippenzwischenräume im Gebiet der Mitte der Maschine und der Austritt der erkalteten Kühl-Luft an den Enden der Maschine erfolgt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch kastenbildenden inneren Abschluß der Rippenzwischenräume.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Kühlkastengruppen, die dadurch gebildet werden, daß von jeweils mehreren in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Kühlkästen nur ein äußerer Kühlkasten eine Kühllufteintrittsöffnung in der Mitte der Maschine und der andere äußere Kühlkasten eine Kühlluftaustrittsöffnung am stirnseitigen Ende der Maschine aufweist, während die dazwischenliegenden Kühlkästen keine Kühlluftein- oder -austrittsöffnungen in radialer Richtung besitzen, sondern durch wechselseitige, axiale Verkürzung der zwischen ihnen liegenden Rippen miteinander in Verbindung stehen, wodurch eine mehrfache Umlenkung des durch eine Kühlkastengruppe geleiteten Kühlluftstromes erfolgt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Mantel der elektrischen Maschine und Turbinen- bzw. Pumpenrohr vorgesehenen Stützstreben im Gebiet des Mantels zur Vergrößerung der wasserbeströmten Manteloberfläche ausgespart sind und nur über schmale Stege mit dem Mantel in Verbindung stehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 671908, 729 917.