DE1058619B - Cooling device for gas-cooled electrical generators with two groups of coolant flows - Google Patents

Cooling device for gas-cooled electrical generators with two groups of coolant flows

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William Lyle Ringland
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H02K9/18—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing

Description

Kühleinrichtung für gasgekühlte elektrische Generatoren mit zwei Gruppen von Kühlmittelströmen Gegenstand der Erfindung ist ein in einem Gehäuse eingeschlossener gasgekühlter elektrischer Generator, der einen im Abstand von der äußeren Gehäusewandung angeordneten Ständer mit am Umfang des Ständereisens angeordneten Kühlmittelkanälen aufweist, die sich von einem bis zum anderen Ende des Ständergehäuses erstrecken, wobei außerdem radiale Schlitze im Ständereisen für das Kühlmittel, welche den Luftspalt der Maschine mit den Kühlmittelkanälen am Maschinenrücken verbinden, und an jedem Ende der Maschine innerhalb des Gehäuses ein Kühler und ein Ventilator angeordnet sind.Cooling device for gas-cooled electrical generators with two groups of coolant flows The invention relates to a device enclosed in a housing gas-cooled electric generator, one at a distance from the outer housing wall arranged stator with coolant channels arranged on the circumference of the stator iron which extend from one end to the other of the stator housing, there are also radial slots in the stator iron for the coolant, which form the air gap of the machine with the coolant channels on the back of the machine, and on each At the end of the machine a cooler and a fan are arranged inside the housing are.

Zweck der Erfindung ist es, die Kühleinrichtung eines gasgekühlten elektrischen Generators so auszubilden, daß jeder der beiden Kühler zusammen mit dem ihm jeweils zugeordneten Ventilator zur Kühlung der gesamten Maschine beiträgt.The purpose of the invention is the cooling device of a gas-cooled to train electrical generator so that each of the two coolers together with the fan assigned to it contributes to the cooling of the entire machine.

Es sind Generatoren bekannt, deren Kühlkreislauf aus zwei getrennten Strömen besteht, die jeweils nach dem Durchgang durch einen stirnseitig angeordneten Kühler die Maschine in Längsrichtung durchfließen und sich an der gegenüberliegenden Stirnseite mit dem anderen Strom vereinigen. Fällt jedoch bei dieser Anordnung infolge einer Betriebsstörung ein Kühler aus, muß der Kühlgasstrom zweimal die gesamte Länge der Maschine durchströmen, bevor er erneut gekühlt wird.Generators are known whose cooling circuit consists of two separate ones Streams exist, each after the passage through an end face arranged Cooler flow through the machine in the longitudinal direction and at the opposite Unite the front side with the other stream. However, falls with this arrangement as a result a malfunction of a cooler, the cooling gas flow has to be twice the entire length flow through the machine before it is cooled again.

Andere bekannte gasgekühlte elektrische Generatoren weisen an beiden Enden der Maschine jeweils einen Ventilator und einen Kühler auf. Das von den Ventilatoren beschleunigte Kühlgas wird in den Luftspalt zwischen Ständer und Läufer hineingedrückt, tritt durch Kanäle in den Ständer ein und kehrt von hier aus zu den Ventilatoren zurück, die das Gas erneut beschleunigen. Da bei dieser Anordnung beide Ventilatoren etwa gleich stark sind, kehrt das Kühlgas jeweils zu dein Ende der Maschine zurück, von dem aus es in den Luftspalt gedrückt worden ist. Beim Ausfall eines Kühlers wird daher nur eine Hälfte des Generators gekühlt, während sich die andere Hälfte überhitzt.Other known gas-cooled electrical generators point to both Ends of the machine each have a fan and a cooler. That from the fans accelerated cooling gas is pressed into the air gap between the stator and rotor, enters the stand through ducts and returns from here to the fans back that accelerate the gas again. Since with this arrangement both fans are about the same strength, the cooling gas returns to the end of the machine, from which it was pushed into the air gap. If a cooler fails therefore only half of the generator is cooled while the other half is overheated.

Es ist ferner bekannt, gasgekühlte elektrische Generatoren mit zwei getrennten, in sich geschlossenen Kreisläufen von Kühlgas auszustatten, in denen jeweils zwei Kühler angeordnet sind. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch keine Möglichkeit dafür vorgesehen, das Kühlgas der beiden Kreisläufe miteinander zu vermischen, so daß im Falle, daß beide Kühler eines Kreislaufes ausfallen, die Maschine nicht mehr ausreichend gekühlt wird. Außerdem ist es erforderlich, insgesamt vier Kühler einzubauen.It is also known, gas-cooled electrical generators with two to equip separate, self-contained circuits of cooling gas in which two coolers are arranged in each case. In this known arrangement, however, there is none Possibility to mix the cooling gas of the two circuits with one another, so that in the event that both coolers in a circuit fail, the machine will not more is adequately cooled. It is also required a total of four coolers to be built in.

Diese Nachteile der bekannten Anordnungen werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß am Umfang des Ständereisens zwei Gruppen von axial verlaufenden, über die gesamte Länge des Ständereisens reichenden Kühlmittelkanälen angeordnet sind, in welche das Kühlgas von den Ventilatoren durch den Luftspalt und durch radiale Kühlschlitze im Ständereisen gedrückt wird, wobei die erste Gruppe der Kühlmittelkanäle über Rückleitungen mit dem an dem einen Ende der Maschine angeordneten Kühler und Ventilator in Verbindung steht, während die zweite Gruppe der Kühlmittelkanäle über andere Rückleitungen mit dem an dem anderen Ende der Maschine angeordneten Kühler und Ventilator in Verbindung steht, so daß jeweils die Hälfte der von einem Ventilator umgewälzten Kühlgasmenge zu demselben Ventilator zurückgeleitet wird, während die andere Hälfte in den dem anderen Ventilator zugeordneten Kreislauf eintritt. Nach einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühlmittelkanäle aus Trennwänden bzw. Strebewänden bestehen, die sich von der äußeren Gehäusewandung der Maschine in Richtung auf das Ständereisen erstrecken. Die die Kühlmittelkanäle begrenzenden wandungsteile verlaufen axial und radial zur Maschinenachse. Die Anordnung ist ferner in der Weise getroffen, daß das Zirku#lationssystem besonders schräg angeordnete Trennplatten aufweist, welche bei der einen Gruppe von Kühlmittelkanälen an dem einen und bei der anderen Gruppe von Kühlmittelkanälen an dem anderen Ende derselben vorgesehen sind, um das eine Ende der Kühlmittelkanäle abzuschließen, während das andere Ende die Durchführung des Kühlmittels gestattet. Der Innenmantel 35 ist mit dem Außenmantel 11 Tiber die Trennwände 45 und Strebewände 46 z. B. durch Schweißeng fest verbunden. Die Trennwände 45 und Strebewände 46 sind am Außenumfang des Ständereisens 31 angeordnet. Die Klammern 47, die sowohl an den Trennwänden 45 als auch am Ständereisen 31 angreifen und mit Bolzen 48 versehen sind, ermöglichen die axiale Einstellung und Befestigung des Ständereisens 31 im Innenmantel 35.These disadvantages of the known arrangements are avoided according to the invention in that two groups of axially extending coolant channels extending over the entire length of the stator iron are arranged on the circumference of the stator iron, into which the cooling gas is pressed by the fans through the air gap and through radial cooling slots in the stator iron , wherein the first group of coolant channels is connected via return lines to the cooler and fan arranged at one end of the machine, while the second group of coolant channels is connected to the cooler and fan arranged at the other end of the machine via other return lines, so that half of the amount of cooling gas circulated by a fan is returned to the same fan, while the other half enters the circuit associated with the other fan. According to a further advantageous proposal of the invention it is provided that the coolant channels consist of partition walls or buttress walls which extend from the outer housing wall of the machine in the direction of the stator iron. The wall parts delimiting the coolant channels run axially and radially to the machine axis. The arrangement is also made in such a way that the circulation system has particularly inclined partition plates which are provided in one group of coolant channels at one end and in the other group of coolant channels at the other end thereof, around one end of the Complete coolant channels, while the other end allows the passage of the coolant. The inner jacket 35 is connected to the outer jacket 11 Tiber, the partition walls 45 and buttress walls 46 z. B. firmly connected by welding. The partition walls 45 and strut walls 46 are arranged on the outer circumference of the stator iron 31. The clamps 47, which engage both the partition walls 45 and the stator iron 31 and are provided with bolts 48, enable the axial adjustment and fastening of the stator iron 31 in the inner jacket 35.

Das Kühlgas strömt nach dein Durchtritt durch die Kühlschlitze 34 in die Kühlmittelkanäle 49, die rings um den Umfang des Ständers verlaufen und in axialer Richtung in der ganzen Länge des Ständereisens nebeneinanderliegen. Die Kühlmittelkanäle werden durch Trennwände 50 und Öffnungen 51 gebildet und liegen zwischen dem Außenmantel 11 und dem Innenmantel 35: Die Trennwände können zur Achse des Ständers schräggestellt sein, vorzugsweise verlaufen sie jedoch genau in axialer Richtung, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.After it has passed through, the cooling gas flows through the cooling slots 34 in the coolant channels 49, which run around the circumference of the stator and in axial direction lie next to each other along the entire length of the stator iron. the Coolant channels are formed by partition walls 50 and openings 51 and are located between the outer jacket 11 and the inner jacket 35: The partition walls can be to the axis of the stand be inclined, but preferably they run exactly in the axial direction Direction as shown in the drawing.

Die Öffnungen 51 sind in den Trennwänden 45 wie auch in den Strebewänden 46 angeordnet, so daß das Kühlgas in Axialrichtung des Generators durch die Kühlmittelkanäle 49 fließen kann. Die genannten Öffnungen sind so groß, daß dem Gas nur ein minimaler Strömungswiderstand entgegenwirkt.The openings 51 are in the partition walls 45 as well as in the buttress walls 46 arranged so that the cooling gas in the axial direction of the generator through the coolant channels 49 can flow. The mentioned openings are so large that the gas only a minimal Counteracts flow resistance.

An den Stirnseiten des Generators wird das Kühlgas, das aus den Rückleitungen 55 kommt, durch die Kühler 65 in die Einlaßkammern 75 geleitet, von wo aus es erneut durch den Ventilator 38 in den Luftspalt 33 gedrückt wird.The cooling gas that comes from the return lines is at the front of the generator 55 comes, passed through the cooler 65 into the inlet chambers 75, from where it again is pressed into the air gap 33 by the fan 38.

Die Kühler 65 bestehen aus untereinander verbundenen Röhren 66, die in einem Gehäuse 71, welches von den Platten 67, 68, 69 und 70 gebildet wird, angeordnet sind. Die Röhren 66 sind an eine nicht gezeigte Kühlmittelquelle angeschlossen. In den Platten 67 und 68 sind Öffnungen 72 und 73 angebracht, durch die das Kühlgas in den Kühler ein-bzw. aus ihm austritt.The cooler 65 consist of interconnected tubes 66, the in a housing 71, which is formed by the plates 67, 68, 69 and 70, is arranged are. The tubes 66 are connected to a coolant source (not shown). In the plates 67 and 68 openings 72 and 73 are provided through which the cooling gas in the cooler or. emerges from it.

Zwischen den Stirnwänden der Maschine und den inneren Wandungen des Gehäuses 10 befinden sich die Rückleitungen 55. Die Innenwandungen 74 des Gehäuses bestehen aus zylindrischen Wandungsteilen 56 und 58 sowie radialen Wandungsteilen 57 und 59. Die radialen Wandungsteile 59 sind mit dein kappenförmigen Deckel 14, der den Erreger einschließt, verbunden. Die Innenwandung 74 ist ebenfalls mit den Endplatten 45 und außerdem mit dem Gehäuse 71 verbunden, z. B. durch Verschweißung. Auf diese Weise stehen die Rückleitungen mit den Öffnungen 51 in den Endplatten und mit den Öffnungen 72 im Gehäuse 71 in Verbindung.Between the end walls of the machine and the inner walls of the Housing 10 are the return lines 55. The inner walls 74 of the housing consist of cylindrical wall parts 56 and 58 and radial wall parts 57 and 59. The radial wall parts 59 are with your cap-shaped cover 14, which includes the pathogen connected. The inner wall 74 is also with the End plates 45 and also connected to the housing 71, e.g. B. by welding. In this way, the return lines with the openings 51 in the end plates and with the openings 72 in the housing 71 in communication.

Die Einlaßkammern 75 werden von der Innenwand der Wandungsteile 74, den zylindrischen Wandungsteilen 76 und den radialen Wandungsteilen 77 begrenzt.The inlet chambers 75 are from the inner wall of the wall parts 74, the cylindrical wall parts 76 and the radial wall parts 77 are limited.

Die Kühlmittelkanäle sind gruppenweise gegenüber den Rückleitungen 55 jeweils an einem Ende der Maschine durch Trendplatten 80 abgeschlossen, die in den Kühlmittelkanälen 49 in einer bestimmten Winkelstellung am Ende derselben angebracht sind. Die Trennplatten 80 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel so dargestellt, daß bei nebeneinanderliegenden Kühlmittelkanälen die Trennplatten jeweils abwechselnd das entgegengesetzte Ende verschließen. Somit ergeben sich zwei Gruppen von Kühlmittelkanälen, von denen die eine Gruppe die Hälfte des Kühlgases zu dem einen Ende der Maschine leitet, während durch die andere Gruppe der Rest des Gases zum anderen Ende der Maschine strömt.The coolant channels are in groups opposite the return lines 55 each terminated at one end of the machine by trend plates 80, which are shown in the coolant channels 49 attached in a certain angular position at the end of the same are. The separating plates 80 are shown in the present exemplary embodiment in such a way that that in the case of adjacent coolant channels, the separating plates alternate seal the opposite end. This results in two groups of coolant channels, one of which group half of the cooling gas to one end of the machine while through the other group the rest of the gas passes to the other end of the line Machine flows.

Anstatt die Trennplatten 80 abwechselnd an den Enden der Kanäle 49 anzubringen, können auch andere Kombinationen benutzt werden, wobei wiederum stets eine erste Gruppe von Kanälen das Kühlgas an das eine Ende und eine zweite Gruppe von Kanälen das Kiihlgas an das andere Ende der Maschine weiterleitet.Instead of the partition plates 80 alternating at the ends of the channels 49 to attach, other combinations can be used, again always a first group of channels deliver the cooling gas to one end and a second group channels that pass the cooling gas to the other end of the machine.

Um den Strömungswiderstand auf ein Mindestmaß zu reduzieren, sind die Öffnungen 85 vorgesehen, welche es ermöglichen, daß das Kühlgas, das durch einen der Kühlinittelkanäle strömt, über die äußere Oberfläche der Trennplatten 80 hinweggleiten und durch die gleichmäßig verteilten Öffnungen in den Endplatten hindurchfließen kann. Durch diese Anordnung wird die Fläche der Endplatte, die für die Allordnung von Öffnungen zur Verfügung stellt, wesentlich vergrößert, so daß der Strömungswiderstand des Kühlgases beim übergang von den Kühlmittelkanä.len 49 zu den Rückleitungen 55 auf ein Minimum reduziert wird.In order to reduce the flow resistance to a minimum, are the openings 85 are provided, which allow the cooling gas, through a the coolant channels slide over the outer surface of the partition plates 80 and flow through the evenly spaced openings in the end plates can. By this arrangement the area of the end plate becomes necessary for the universal order of openings is available, significantly enlarged, so that the flow resistance of the cooling gas at the transition from the Kühlmittelkanä.len 49 to the return lines 55 is reduced to a minimum.

Beim Betrieb der Kühleinrichtung drücken die Ventilatoren 38 das Kühlgas in den Luftspalt 33. Das Kühlgas fließt von hier aus durch die Schlitze 34 des Ständereisens und die Öffnungen 36 des Innenmantels des Gehäuses in die in axialer Richtung verlaufenden Kühlmittelkanäle. Da die Trennplatten 80 die Kühlmittelkanäle abwechselnd an entgegengesetzten Enden abschließen und hierdurch eine erste und eine zweite Gruppe von Kühlmittelkanälen bilden, kann das Kühlgas in nebeneinanderliegenden Kühlmittelkanälen nur zu den Rückleitungen 55 abfließen, die an dem der Trennplatte entgegengesetzten Ende der Maschine liegen. Das Gas fließt dann im Gehäuse 71 durch den Kühler 65, wo ihm Wärme entzogen wird. Von dem Kühler 65 fließt das Gas in die Eindaßkammer 75 und kehrt zum Ventilator 38 zurück, von wo aus es wieder in Umlauf versetzt wird. Bei seinem Weg von den Kühlmittelkanälen 49 zu den Rückleitungen 55 kann das Gas durch Öffnungen 51 fließen, welche axial mit den offenen Enden der Kühlmittelkanäle fluchten, oder es kann durch die Öffnungen 85 über die Trennplatten 80 durch die Öffnungen 51 hindurchfließen, die axial mit den geschlossenen Enden der Kanäle fluchten.When the cooling device is in operation, the fans 38 press the cooling gas into the air gap 33. The cooling gas flows from here through the slots 34 of the Stand iron and the openings 36 of the inner jacket of the housing in the axial direction Coolant channels. As the partition plates 80 alternate the coolant channels on opposite sides Terminate ends and thereby a first and a second group of coolant channels form, the cooling gas in adjacent coolant channels can only to the Return lines 55 drain, which at the end of the opposite end of the separating plate Machine lying. The gas then flows in the housing 71 through the cooler 65, where it heats is withdrawn. From the cooler 65, the gas flows into the inlet chamber 75 and reverses back to the fan 38, from where it is put into circulation again. At his The gas can pass from the coolant channels 49 to the return lines 55 through openings 51 flow, which are axially aligned with the open ends of the coolant channels, or it can flow through the openings 85 via the partition plates 80 through the openings 51, which are axially aligned with the closed ends of the channels.

Bei der beschriebenen Anordnung trägt jeder Kühler am Ende der Maschine zur Kühlung der gesamten Maschine und nicht nur der einen Maschinenhälfte bei. Aus diesem Grunde kann der Betrieb der Maschinen auch fortgelassen werden, wenn einer der beiden Kühler außer Betrieb ist.In the arrangement described, each cooler carries at the end of the machine for cooling the entire machine and not just one half of the machine. the end For this reason, the operation of the machines can also be omitted if one the two coolers are out of order.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. In einem Gehäuse eingeschlossener, gasgekühlter elektrischer Generator, der einen im Abstand von der äußeren Gehäusewandung angeordneten Ständer mit am Umfang des Ständereisens angeordneten Kühlmittelkanälen aufweist, die sich von einem bis zum anderen Ende des Ständereisens erstrecken, wobei außerdem radiale Schlitze im Ständereisen für das Kühlmittel angeordnet sind, welche den Luftspalt der Maschine mit den Kühlmittelkanälen am Maschinenrücken verbinden und an jedem Ende der Maschine innerhalb des Gehäuses ein Kühler und ein Ventilator angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Ständereisens zwei Gruppen von axial verlaufenden, über die gesamte Länge des Ständereisens reichenden Kühlmittelkanälen (49) angeordnet sind, in welche das Kühlgas von den Ventilatoren (38) durch den Luftspalt (33) und durch radiale Kühlschlitze im Ständereisen (34) gedrückt wird, wobei die erste Gruppe der Kühlmittelkanä.le (49) über Rückleitungen (55) mit dem an dem einen Ende der Maschine angeordneten Kühler und Ventilator in Verbindung steht, während die zweite Gruppe der Kühlmittelkanäle (49) über andere Rückleitungen (55) mit dem an dem anderen Ende der Maschine angeordneten Kühler und Ventilator in Verbindung steht, so daß jeweils die Hälfte der von einem Ventilator umgewälzten Kühlgasmenge zu demselben Ventilator zurückgeleitet wird, während die andere Hälfte in den dem anderen Ventilator zugeordneten Kreislauf eintritt. CLAIMS: 1. Enclosed, gas-cooled electric generator, the one arranged at a distance from the outer housing wall Has stator with coolant channels arranged on the circumference of the stator iron, which extend from one end to the other of the stator iron, and also radial slots are arranged in the stator iron for the coolant, which the Connect the air gap of the machine to the coolant ducts on the back of the machine and a cooler and a fan at each end of the machine within the housing are arranged, characterized in that two groups on the circumference of the stand iron of axially running coolant channels extending over the entire length of the stator iron (49) are arranged, in which the cooling gas from the fans (38) through the Air gap (33) and is pressed through radial cooling slots in the stator iron (34), wherein the first group of Kühlmittelkanä.le (49) via return lines (55) with the at one end of the machine arranged cooler and fan in connection stands, while the second group of coolant channels (49) via other return lines (55) with the cooler and fan at the other end of the machine is in connection, so that each half of the circulated by a fan Amount of cooling gas is returned to the same fan, while the other half enters the circuit associated with the other fan. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle (49) aus Trennwänden bzw. Strebewänden bestehen, die sich von der äußeren Gehäusewandung der Maschine in Richtung auf das Ständereisen erstrecken. 2. Machine after Claim 1, characterized in that the coolant channels (49) consist of partition walls or buttress walls that extend from the outer housing wall of the machine extend towards the stator iron. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kühlmittelkanäle (49) begrenzenden Wandungsteile axial und radial zur Maschinenachse verlaufen. 3. Machine according to claim 2, characterized characterized in that the wall parts delimiting the coolant channels (49) axially and run radially to the machine axis. 4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkulationssystem besondere schräg angeordnete Trennplatten (80) aufweist, welche bei der einen Gruppe von Kühlmittelkanälen an dem einen und bei der anderen Gruppe von Kühlmittelkanälen an dem anderen Ende derselben vorgesehen sind, um das eine Ende der Kühlmittelkanäle abzuschließen, während das andere Ende die Durchführung des Kühlmittels gestattet. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 194 976, 296 131; USA.-Patentschriften Nr. 2 451219, 2 650 313.4. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the circulation system has special obliquely arranged partition plates (80) which are provided in one group of coolant channels at one end and in the other group of coolant channels at the other end thereof to close off one end of the coolant channels, while the other end allows the coolant to pass through. Considered publications: Swiss Patent No. 194 976, 296 131; USA. Patent Nos. 2,451,219, 2,650,313.
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