DE1057688B - Cooling device for hydrogen-cooled electric machine with motor fans - Google Patents
Cooling device for hydrogen-cooled electric machine with motor fansInfo
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Description
Kühleinrichtung für wasserstoffgekühlte elektrische Maschine mit Motorlüftern Wasserstoffgekühlte elektrische Generatoren sind in der Regel mit einem oder mehreren auf der Welle angeordneten Lüftern zum Umwälzen des als Kühlmittel verwendeten Wasserstoffes durch die aktiven Teile der Maschine wie die innerhalb des Generatorgehäuses liegenden Rückkühler versehen.Cooling device for hydrogen-cooled electrical machines with motor fans Hydrogen-cooled electrical generators usually come with one or more Fans arranged on the shaft to circulate the hydrogen used as coolant through the active parts of the machine such as those located within the generator housing Provide dry cooler.
Diese Anordnung weist jedoch in verschiedener Beziehung gewisse Nachteile auf. Die Anordnung der Lüfter auf der Welle zwingt zu einer Wellenverlängerung, welche unter Umständen im Hinblick auf die kritischen Drehzahlen unerwünscht sein kann. Da die Lüfter mit der hohen Drehzahl des Läufers umlaufen, ergibt sich ein verhältnismäßig schlechter Wirkungsgrad. Es ist ferner nicht möglich, den Lüftern sowie auch den Zuleitungen und Ableitungen strömungstechnisch die günstigsten Abmessungen zu geben. Weiter ist bei derartigen Anordnungen - wenn man von der nur schwer zu verwirklichenden Drosselregelung absiehteine Regelung der umgewälzten Gasmenge nicht möglich.However, this arrangement suffers from certain disadvantages in several respects on. The arrangement of the fans on the shaft makes it necessary to extend the shaft, which may be undesirable with regard to the critical speeds can. Since the fans rotate at the high speed of the rotor, this results in a relatively poor efficiency. It is also not possible to use the fans as well as the supply lines and discharge lines the most favorable dimensions in terms of flow admit. Next is with such arrangements - if one of the difficult to A regulation of the circulated amount of gas does not separate the throttle control that can be realized possible.
Man könnte die erwähnten Schwierigkeiten oder Nachteile vermeiden, wenn - wie dies bei Turbogeneratoren mit Luftkühlung bekannt ist - zum Umwälzen des Kühlmittels Motorlüfter, d. h. durch eigene Antriebsmotoren angetriebene Lüfter, verwendet würden, die ohne weiteres die Möglichkeit bieten, für die Lüfter eine günstige Bemessung vorzusehen, die umgewälzte Menge des Kühlmittels zu regulieren und von der zu einer Maschinenverlängerung führenden Anordnung der Lüfter auf der Läuferwelle abzusehen. Der Anwendung von Motorlüftern stellen sich jedoch bei wasserstoffgekühlten elektrischen Maschinen, insbesondere wenn diese mit einem höheren Wasserstoffdruck, z. B. von 2,5 atü, betrieben werden, große Schwierigkeiten entgegen, weil durch den Einbau der Motorlüfter die Abdichtung des geschlossenen Generatorgehäuses bzw. Kühlsystems nicht beeinträchtigt werden darf und dennoch im Dauerbetrieb des Generators jederzeit eine Wartung der Lüftermotoren, insbesondere wenn diese als regelbare Motoren ausgebildet sind, möglich sein muß.One could avoid the difficulties or disadvantages mentioned, if - as is known from turbo generators with air cooling - for circulation the engine fan coolant, d. H. fans driven by their own drive motors, would be used, which easily offer the possibility of a Provide favorable sizing to regulate the amount of coolant circulated and the arrangement of the fans on the leading to a machine extension Rotor shaft to be foreseen. However, the use of motor fans arises in the case of hydrogen-cooled electrical machines, especially if they are operated with a higher hydrogen pressure, z. B. from 2.5 atmospheres, opposed to great difficulties, because by the installation of the motor fan the sealing of the closed generator housing resp. The cooling system must not be impaired and the generator is still in continuous operation Maintenance of the fan motors at any time, especially if they are controllable Motors are designed, must be possible.
Erfindungsgemäß wird eine die gestellten Bedingungen erfüllende Kühleinrichtung für wasserstoffgekühlte elektrische Maschinen, bei welchen die unter hohem Druck stehende Wasserstoffüllung in dem abgeschlossenen Maschinengehäuse. gegebenenfalls unter Verwendung von an dieses angeschlossenen Umleitkanälen, unter Rückkühlung durch in dem Gehäuse oder den Umleitkanälen angeordnete Lüfter mit besonderen Antriebsmotoren umgewälzt wird, dadurch erzielt, daß die Lüftermotoren in gasdichten Motorhauben angeordnet sind, die außerhalb der für die Gasführung dienenden Gehäuseräume oder Kanäle, an diese lösbar, abgedichtet angesetzt sind, und daß zusätzlich an der Wellendurchführung für die Lüfter Dichtungsmittel angeordnet sind.According to the invention, a cooling device that fulfills the set conditions is provided for hydrogen-cooled electrical machines, which are under high pressure standing hydrogen filling in the closed machine housing. possibly using diversion channels connected to this, with recooling by means of fans with special drive motors arranged in the housing or the diversion channels is circulated, achieved in that the fan motors in gas-tight hoods are arranged, the outside of the housing space or serving for the gas flow Channels, are attached to this detachable, sealed, and that in addition to the shaft bushing for the fan sealing means are arranged.
Durch die Erfindung wird eine betriebssichere, allen Anforderungen genügende Anordnung für den Einbau der Motorlüfter geschaffen, wobei Dichtungsschwierigkeiten und Gasverluste vermieden werden und auch im Dauerbetrieb eine sichere Wartung und Unterhaltung der Lüftermotoren während des Laufes des Hauptgenerators möglich ist. Um das letztere zu ermöglichen, werden, vorteilhafterweise über den Maschinenumfang verteilt, mehrere parallele Luftströme fördernde Motorlüfter in besonderen gasdichten Motorhauben an dem Maschinengehäuse bzw. daran angeschlossenen Umleitkanälen angesetzt, so daß bei Außerbetriebnahme eines der Motoren der Kühlmittelkreislauf in beschränktem Umfang weiter aufrechterhalten werden kann.The invention provides a reliable, all requirements Sufficient arrangement for the installation of the motor fan created, with sealing difficulties and gas losses are avoided and safe maintenance and even in continuous operation Maintenance of the fan motors is possible while the main generator is running. In order to enable the latter, advantageously over the machine scope distributed, several parallel airflows promoting motor fans in special gas-tight Engine hoods attached to the machine housing or bypass ducts connected to it, so that when one of the motors is shut down, the coolant circuit is limited Scope can be maintained.
Im folgenden werden die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen derselben an Hand der Ausführungsbeispiele der Zeichnung näher erläutert.In the following the invention and further developments thereof are described explained in more detail on the basis of the exemplary embodiments of the drawing.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Wasserstoffumlaufkühlung für den Ständer eines Turbogenerators. 1 ist das Ständerblechpaket, in dem sich die Ständerwicklung 2 befindet. Diese Ständerwicklung weist in bekannter Ausführung Hohlleiterinnenkühlung auf, wobei das Kühlmittel (z. B. Wasserstoff) an den äußeren Enden der Wickelköpfe 3 und 4, und zwar an die Wickelköpfe umschließenden ringförmigen Zuführungs- bzw. Abführungsräumen 5 und 6, zu- und abgeleitet wird. Das Ständerblechpaket wird durch die an den. Stirnseiten des Läufers der Maschine befestigten Lüfter 17 und 18 gekühlt, wobei diese Lüfter durch den Luftspalt der Maschine den Kühlstrom in die einzelnen Schlitze des Ständerblechaketes hineintreiben. Durch die Lüfter 17 und 18 wird auch ein Kühlluftstrom unter die Kappen der Läufererregerwicklung getrieben, der dann in Kanälen 1es Läufers in axialer Richtung bis etwa zur Maschinenmitte fließt und dann in den Luftspalt entweicht. Für die Kühlung der Hohlleiterständerwicklung 2, 3 und 4 sind an die Ringräume 5 und 6 angeschlossene Rohre 19 und 20 vorgesehen, die in ein in das Maschinengehäuse eingebautes Rückleitungsrohr 21 einmünden. In diesem Rückleitungsrohr befindet sich nun ein Lüfter 13 für die Bewegung des Kühlmittelkreislaufes, der von dem an die Stirnseite des Maschinengehäuses angebauten regelbaren Motor 14 angetrieben wird. Wie aus der zu Fig. 1 gehörenden Stirnansicht des Maschinengehäuses gemäß der Fig. 2 zu ersehen ist, sind, über den Umfang des Gehäuses verteilt, drei Antriebsmotoren 14 vorgesehen. Dementsprechend sind auch drei Rückleitungsrohre 21 und eine entsprechende Anzahl von radialen Zuführungsrohren 19 und 20 vorgesehen. Es arbeiten hier also mehrere Lüfter 14 in Parallelschaltung auf die Kühlung der Hohlleiterwicklung. 15 ist der in die Rückleitung eingeschaltete Rückkühler für das Kühlmittel, der in bekannter Weise aus dem Kühlwasser durchflossenen Rohrbündeln bestehen kann.Fig. 1 shows a schematic representation of the hydrogen circulation cooling for the stator of a turbo generator. 1 is the stator core in which the stator winding 2 is located. This stator winding has a known design Waveguide cooling on the inside, with the coolant (e.g. hydrogen) on the outside Ends of the winding heads 3 and 4, namely at the winding heads surrounding annular Supply and discharge spaces 5 and 6, is supplied and discharged. The stator core is through the to the. Fan 17 attached to the end faces of the rotor of the machine and 18 cooled, with these fans passing through the air gap of the machine the cooling flow into the individual slots of the stator core drift in. The fans 17 and 18 also create a flow of cooling air under the caps of the rotor excitation winding driven, which then runs in channels 1es rotor in the axial direction up to about the center of the machine flows and then escapes into the air gap. For cooling the waveguide stator winding 2, 3 and 4, pipes 19 and 20 connected to the annular spaces 5 and 6 are provided, which open into a return pipe 21 built into the machine housing. In This return pipe is now a fan 13 for moving the coolant circuit, the adjustable motor attached to the front of the machine housing 14 is driven. As from the front view of the machine housing belonging to FIG. 1 according to FIG. 2, there are three distributed over the circumference of the housing Drive motors 14 are provided. There are also three return pipes accordingly 21 and a corresponding number of radial feed pipes 19 and 20 are provided. So there are several fans 14 working in parallel to cool the Waveguide winding. 15 is the recooler connected to the return line for the coolant, the tube bundles through which the cooling water flows in a known manner can exist.
Bei der Anordnung der Fig. 1 dient die erfindungsgemäße Kühleinrichtung nur zur Kühlung der Hohlleiter der Ständerwicklung, während die Kühlung des Blechpaketes in der üblichen Weise, und zwar mittels der an den Stirnseiten des Läufers angebrachten Lüfter 17, 18 durchgeführt wird. Eine derartige Anordnung hat den bereits angegebenen Vorteil der Unabhängigkeit der beiden Kühlluftströme. Außerdem kann man mittels der in der Drehzahl regelbaren Lüftermotoren 14 die Hohlleiterkühlung noch besser an die durch die Belastung gegebene Erwärmung der Ständerwicklung anpassen.In the arrangement of FIG. 1, the cooling device according to the invention is used only for cooling the waveguide of the stator winding while cooling the laminated core in the usual way, namely by means of the ones attached to the end faces of the rotor Fan 17, 18 is carried out. Such an arrangement has that already indicated Advantage of the independence of the two cooling air flows. You can also use the adjustable speed fan motors 14 the waveguide cooling even better adapt to the heating of the stator winding caused by the load.
Bei der Anordnung der Fig.3 dient die durch die fremd angetriebenen Lüfter erzeugte Kühlung sowohl für die Kühlung der Ständerhohlleiterwicklung als auch für die Kühlung des Ständerbechpaketes. Die Teile 1 bis 6 entsprechen den ebenso bezifferten Teilen der Fig. 1. An die die Wickelköpfe umschließenden ringförmigen Zu- und Abführungsräume 5 und 6 sind mehrere radial nach außen führende Zu- und Ableitungsrohre 7 und 8 angeschlossen. Diese Rohre münden, über den Umfang verteilt, in den beiden mit der Maschinenachse koaxialen Ringräumen 10 und 11. An diese Ringräume sind eine oder mehrere außerhalb des Maschinengehäuses verlaufende Rückleitungen 12 für das Kühlmittel angeschlossen. In den Rückleitungsrohren befinden sich nun die fremd angetriebenen Lüfter 13, die über den Abschluß für den Kühlmittelkreislauf durchdringende Wellen von Motoren 14 angetrieben werden.In the arrangement of Figure 3 is used by the externally driven Fan generated cooling both for cooling the stator waveguide winding as also for cooling the stator cup pack. Parts 1 to 6 correspond to the same numbered parts of Fig. 1. To the ring-shaped enclosing the winding heads Supply and discharge spaces 5 and 6 are a plurality of supply and discharge spaces leading radially outward Drain pipes 7 and 8 connected. These pipes open, distributed over the circumference, in the two annular spaces 10 and 11, which are coaxial with the machine axis. At these annular spaces are one or more return lines running outside the machine housing 12 connected for the coolant. There are now in the return pipes the externally driven fan 13, which has the closure for the coolant circuit penetrating shafts are driven by motors 14.
Wie ersichtlich, bewirkt der Lüfter 13 eine Bewegung des Kühlmittels im Rückleitungsrohr im Sinne der eingezeichneten Pfeile. Das Kühlmittel gelangt in den Ringraum 10 und verteilt sich hier. Der eine Teil strömt in den das Ständerblechpaket 1 umgebenden Raum 16. Von hier aus kann, wie nicht weiter dargestellt, das Ständerblechpaket sowohl am Rücken als auch in den Blechpaketschlitzen gekühlt werden. Dieser Kühlstrom gelangt dann in den rechten Ringraum 11 und strömt von hier aus in das Rückführungsrohr 12 bzw. zum Rückkühler 15. Der zweite Kühlmittelstrom gelangt von dem Ringraum 10 über die radialen Rohre 7 in den dem Wickelkopf vorgeschalteten Ringraum 5 und strömt hier in das Innere der Hohlleiter der Ständerwicklung ein, gelangt dann über diese Hohlleiter und über den rechten Ringraum 6 in die radialen Rohre 8 und dann in das Rückführungsrohr 12.As can be seen, the fan 13 causes the coolant to move in the return pipe as indicated by the arrows. The coolant arrives in the annular space 10 and is distributed here. One part flows into the stator core 1 surrounding room 16. From here, as not shown further, the stator core can be cooled both on the back and in the laminated core slots. This cooling stream then reaches the right annular space 11 and flows from here into the return pipe 12 or to the recooler 15. The second coolant flow arrives from the annular space 10 via the radial tubes 7 into the annular space 5 upstream of the winding head and flows here into the interior of the waveguide of the stator winding, then passes through it Waveguide and via the right annulus 6 into the radial tubes 8 and then into the Return tube 12.
Bei der Darstellung der Fig. 3 wird das Kühlmittel für das Ständerblechpaket von den Ringräumen 10 und 11 aus über den Blechpaketrücken und in die Schlitze des Ständerblechpaketes geleitet. Man könnte die Anordnung aber auch so treffen, daß von dem Zuleitungsraum 10 aus der Kühlstrom in eine größere Anzahl von axialen Bohrungen im Ständerblechpaket gelangt und dann nach dem Durchströmen dieser Bohrungen in dem Ringraum 11 wiederum zur Umleitung 12 zurückfließt. Beispielsweise zeigt Fig. 4 eine Stirnansicht des Ständerblechpaketes mit den im Joch angebrachten axialen Bohrungen 28 für das Hindurchfließen des Kühlmittels. Die Ringräume 10 und 11 müssen dann nach der dem Blechpaket zugekehrten Seite eine radiale Erweiterung aufweisen, um den Zu-und Abfluß des Kühlmittels zu allen Blechpaketbohrungen zu ermöglichen.In the illustration of FIG. 3, the coolant for the stator core is from the annular spaces 10 and 11 over the back of the laminated core and into the slots of the Stator core headed. But you could also make the arrangement so that from the supply space 10 from the cooling flow into a larger number of axial bores arrives in the stator core and then after flowing through these holes in the annular space 11 in turn flows back to the diversion 12. For example, Fig. 4 is an end view of the stator core with the axial ones mounted in the yoke Bores 28 for the coolant to flow through. The annular spaces 10 and 11 must then have a radial widening on the side facing the laminated core, to enable the coolant to flow in and out of all laminated core bores.
Bei der Anordnung der Fig. 1 und 3 sind mehrere fremd angetriebene Lüfter 13 vorgesehen, die in Parallelschaltung auf die Kühlung der Hohlleiter arbeiten. Mitunter erweist es sich als vorteilhaft, diese Lüfter in Reihenschaltung in den Kühlmittelstrom einzuschalten. Beispielsweise ist bei der Anordnung der Fig. 3 sowohl auf der linken Seite des Rückleitungsrohres 12 als auch auf der rechten Seite ein Lüfter 13 vorgesehen. Die beiden Lüfter erzeugen in Reihenschaltung den Kühlmittelstrom. Diese Reihenschaltung der Lüfter ist insbesondere dann vorteilhaft. wenn bei einer Parallelschaltung und einem Stillsetzen eines Teiles der Lüfter die weiterarbeitenden Lüfter bezüglich der Erzeugung des Lüfterdruckes durch die stillgesetzten kurzgeschlossen werden. Dieser Nachteil ist bei der Reihenschaltung der Lüfter nicht vorhanden. Beim Stillsetzen einzelner Lüfter wird nur im gleichen Verhältnis der Lüfterdruck und damit die Fördermenge herabgesetzt.In the arrangement of FIGS. 1 and 3, several are externally driven Fan 13 is provided, which work in parallel on the cooling of the waveguide. Sometimes it proves to be advantageous to connect these fans in series to the Switch on the coolant flow. For example, in the arrangement of FIG. 3, both on the left side of the return pipe 12 as well as on the right side Fan 13 is provided. The two fans are connected in series to generate the coolant flow. This series connection of the fans is particularly advantageous. if at one Parallel connection and a shutdown of some of the fans that continue to work Fan short-circuited with respect to the generation of the fan pressure by the shutdown will. This disadvantage does not exist when the fans are connected in series. When individual fans are shut down, the fan pressure is only increased in the same ratio and thus the delivery rate is reduced.
Die Fig. 5 und 6 zeigen Einzelheiten bezüglich des Antriebs für die Lüfter der Fig. 1 bis 4. In Fig. 5 ist wieder 13 der Lüfter. 22 ist der radiale Ansaug- oder Druckraum für den Lüfter, der etwa zu den Ringräumen 5 und 6 der Fig. 1 bis 3 führt. Der Raum 23 gehört der Rückleitung (21 oder 12 in Fig. 1 oder 3) für das Kühlmittel über den Ständerrücken an. In diesem befindet sich die Rückkühleinrichtung. Der Lüfter 13 durchbricht mit seiner Welle das Maschinengehäuse 24 und ist über eine leicht lösbare Kupplung 25 mit dem Antriebsmotor 26, der in der Drehzahl regelbar sein kann, gekuppelt. Den Antriebsmotor umschließt eine am Geliäus,e über eine Gummidichtung befestigte Haube 27. Sie schließt den Motor nach außen so gasdicht ab, daß Gasverluste über die das Gehäuse durchdringende Motorwelle nicht eintreten können. Bei dieser Anordnung können also einzelne L üftermotoren für Reparaturzwecke leicht zugänglich gemacht werden, bzw. man kann die Motoren leicht auswechseln. Wenn mehrere Lüfterinotoren vorhanden sind, kann man dieses Stillsetzen von einzelnen sogar während des Betriebes der Maschine vornehmen. Erforderlichenfalls kann man an der Durchbruchstelle der Welle durch das Maschinengehäuse eine besondere, auch bei Stillstand wirksame Dichtung vorsehen. Beispielsweise kann ein Gummiring oder Gummischlauch die Lüfterwelle umschließen. Bei Stillstand wird diese Gummidichtung noch zum direkten Anliegen an der Lüfterwelle gebracht.5 and 6 show details relating to the drive for the Fan of FIGS. 1 to 4. In FIG. 5, 13 is again the fan. 22 is the radial Intake or pressure space for the fan, which is approximately to the annular spaces 5 and 6 of Fig. 1 to 3 leads. The space 23 belongs to the return line (21 or 12 in Fig. 1 or 3) for the coolant on the back of the stand. The re-cooling device is located in this. The fan 13 breaks through the machine housing 24 with its shaft and is over an easily detachable coupling 25 with the drive motor 26, the speed of which can be regulated can be coupled. The drive motor is enclosed by a rubber seal on the Geliäus, e attached hood 27. It closes the motor from the outside so gas-tight that gas is lost cannot enter via the motor shaft penetrating the housing. At this Arrangement can therefore make individual fan motors easily accessible for repair purposes can be made or the motors can be easily changed. When multiple fan motors are available, this can even be shut down during operation the machine. If necessary, the Shaft through the machine housing a special seal that is also effective at standstill provide. For example, a rubber ring or rubber hose can enclose the fan shaft. When the machine is at a standstill, this rubber seal is still in direct contact with the fan shaft brought.
Bei der Anordnung der F ig. 6 befindet sich der Lüfter 13 in dem axialen Rohr 23, das den Rückleitungsrohren 21 oder 12 der Fig. 1 oder 3 entspricht. Während bei Anordnung der Fig. 3 der fremd angetriebene Kühlgasstrom sowohl für die Kühlung der Ständerhohlleiterwicklung als auch des Ständerblechpaketes dient, kann man in ähnlicher Weise sowohl für die Kühlung der Ständerhohlleiterwicklung als auch des Ständerblechpaketes je einen eigenen in sich geschlossenen Kühlgasstrom vorsehen, deren jeder eigene Lüfteraggregate und eigene Gasrückkühler hat.In the arrangement of Figs. 6 is the fan 13 in the axial Pipe 23, which is the return pipes 21 or 12 of Fig. 1 or 3 corresponds. While in the arrangement of FIG. 3, the externally driven cooling gas flow both for cooling the stator waveguide winding and the stator core serves, one can in a similar way both for the cooling of the stator waveguide winding and the stator core each have their own closed cooling gas flow provide, each of which has its own fan unit and its own gas recooler.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES48501A DE1057688B (en) | 1956-04-27 | 1956-04-27 | Cooling device for hydrogen-cooled electric machine with motor fans |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES48501A DE1057688B (en) | 1956-04-27 | 1956-04-27 | Cooling device for hydrogen-cooled electric machine with motor fans |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1057688B true DE1057688B (en) | 1959-05-21 |
Family
ID=7486884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DES48501A Pending DE1057688B (en) | 1956-04-27 | 1956-04-27 | Cooling device for hydrogen-cooled electric machine with motor fans |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1057688B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1280392B (en) * | 1964-04-10 | 1968-10-17 | Franz Woelfer Dipl Ing | Closed electrical machine with internal circuit cooling |
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DE619747C (en) * | 1931-12-22 | 1935-10-12 | Aeg | Cooling device for electrical machines with laterally arranged and structurally combined with her coolers |
CH217591A (en) * | 1940-09-18 | 1941-10-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Arrangement for circulating air cooling of electrical machines. |
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-
1956
- 1956-04-27 DE DES48501A patent/DE1057688B/en active Pending
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