DE1085972B - Kuehleinrichtung fuer Gefaesse von elektrischen Geraeten, insbesondere von Lichtbogenstromrichtern mit Metallgefaess - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei luftgekühlten Eigengefäßen von Lichtbogen-Stromrichtern ist die Oberfläche zwecks besseren Wärmeaustausches meist berippt. Die Rippen bestehen dabei z. B. aus winkel- oder U-förmigen, meist kupfernen Blechstreifen, die auf der Gefäßwand befestigt werden. Außerdem ist das berippte Gefäß mit einem Blechmantel umgeben, so daß das Kühlmedium seinen Weg durch eine Reihe nebeneinanderliegender viereckiger, glatter Kanäle nehmen muß. Die Größe der so insgesamt gewonnenen zusätzlichen Austauschfläche hängt von der Zahl und Höhe der Rippen ab. Die Zahl der Rippen kann jedoch aus fertigungstechnischen Gründen, ihre Höhe wegen des nach außen hin zunehmenden Temperaturabfalles mit zunehmender Rippenhöhe nicht beliebig groß gehalten werden. Auch die für die Kühlintensität weiter noch sehr wesentliche Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums kann nur begrenzt heraufgesetzt werden, da sonst der auftretende Druckverlust zu große Werte annimmt. Denn bekanntlich steigt der Druckabfall mit etwa der zweiten Potenz der Geschwindigkeit, der Wärmeübergang dagegen nur mit der etwa 0,7ten.

Bei der Kühleinrichtung nach der Erfindung wird gleichfalls von einem das Gefäß umschließenden Mantel Gebrauch gemacht, wobei zwischen Mantel und Gefäßwand parallel zur Längsachse des Gefäßes angeordnete und auf der Gefäßwand befestigte Kühlrippen vorgesehen sind, an denen entlang das Kühlmittel durch den Hohlraum zwischen Aiantel und Gefäß geleitet ist.

Derartige Kühleinrichtungen sind bekannt. Bei der Erfindung geht es darum, den Wärmeübergang gegenüber den bisher bekannten Anordnungen zu verbessern, ohne daß dazu die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden muß. Die Erfindung besteht darin, daß die Kühlrippen durch bis an die Gefäßwand reichende, quer zur Strömungsrichtung des Kühlmittels verlaufende Schlitze in eine Anzahl von Rippenteilen geteilt sind, von denen bestimmte Teile um eine zur Strömungsrichtung des Kühlmittels parallele Achse abgebogen sind.

Bei einer bekannten Anordnung sind die in Längsrichtung des Gefäßes verlaufenden, an der Gefäßwand befestigten Kühlrippen quer geschlitzt. Dabei sind die durch die Schlitze gebildeten Rippenteile verwunden. Bei dieser bekannten Anordnung ist aber von gelenktem Kühlmittelstrom nicht die Rede, vielmehr muß angenommen werden, daß die Bewegung des Kühlmittels lediglich durch Wärmeunterschiede erfolgt. Wenn dabei die einzelnen Kühlrippenteile verwunden sind, so entspricht diese Verwindung nicht der Abbiegung um eine parallel zur Kühlmittelströmungsrichtung verlaufende Achse, sondern jeweils um eine senkrechte zur Kühlmittelströmungsrichtung

Kühleinrichtung für Gefäße

von elektrischen Geräten,

insbesondere von Lichtbogenstromrichtern

mit Metallgefäß

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Alfons Raesfeld, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

verlaufende. Achse. Während bei der bekannten An-Ordnung demzufolge eine Prallwirkung erzielt wird, durch die ein Kühlmittelstrom stärker abgebremst würde, erzielt die Erfindung eine andere Wirkung mit den um eine parallel zur Strömungsrichtung verlaufende Achse gebogenen Rippenteilen.

Während weiterhin bei der bekannten Anordnung sämtliche durch die Schlitze gebildeten Rippenteile in gleicher Weise verwunden sind bis auf einen Endteil, sieht die Erfindung vor, nur einen Teil der Rippen abzubiegen, während der Rest in der ursprünglichen Richtung senkrecht zur Gefäßwand verläuft. Durch diese unterschiedliche Richtung der einzelnen Rippenteile wird der Kühlmittelstrom vielfach umgelenkt, so daß eine intensivere Kühlung bewirkt wird, ohne jedoch die Geschwindigkeit des Kühlmittelstromes in dem gleichen Maß wie bei den bekannten Prallflächen herabzusetzen.

Es ist weiteihin ein luftgekühlter Metalldampfstromrichter bekanntgeworden, der ebenfalls Kühlrippen aufweist und von denen ein Teil in sich verwunden ist. Die bei diesem Stromrichter vorgesehenen Kühlrippen sind aber nicht quer zur Kühlmittelströmungsrichtung geschlitzt, so daß auch nicht ein Teil der durch die Schlitzung entstandenen Rippenteile gebogen sein kann. Außerdem sind bei dieser bekannten Anordnung die Rippen auch nicht um eine zur Strömungsrichtung des Kühlmittels parallele Achse gebogen oder verwunden. Demgegenüber wird die beabsichtigte Wirkung erst durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung erreicht.

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Mit Vorteil kann bei einer Einrichtung nach der Erfindung der Abstand der Schlitze in den aus Blechstreifen bestehenden Kühlrippen entsprechend dem örtlichen Wärmeanfall an den zu kühlenden Teilen des Gefäßes gestuft sein. Die einzelnen durch die Schlitze- gebildeten Rippenteile können längs des Strömungsweges des Kühlmittels verschieden stark aus der senkrecht zur Gefäßwand verlaufenden Richtung abgebogen sein.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Fig. 1 und 2 zeigen die Wandung des Eiseiigefäßes mit darauf angebrachten Kühlkanälen eine*. Lichtbogenstronirichters in zwei Schnittansichten. 10 i^t die Wandung des Eisengefäßes. Auf ihr sind winkelförmige Kühlrippen 11 durch Schweil.ien angebracht. 12 ist ein Lüfter, der Frischluft in Pfeilrichtung durch die von den Rippen 11 in Verbindung mit dem Außenmantel 13 gebildeten Kühlkanäkfördert.

Die durch die Schlitze 15 in den Rippen 11 gebildeten Lappen sind zum Teil 14 aus der radialen Richtung abgebogen oder auch verwunden. Auf diese Weise wird der Wärmeübergang durch zusätzliche Anlaufvorgänge des Gefäßes zwischen Kühlmedium und Gefäßwand wesentlich verbessert. Bekanntlich hat die örtliche Wärmeübergangszahl bei einem Aulaufvorgang zunächst einen sehr großen, theoretisch sogar unendlich großen Wert und fällt erst mit zunehmender Durchströmtiefe langsam auf einen Endwert ab.

Diese Art der Wärmeübergangsverbesserung gibt zugleich die Möglichkeit, auch die Kühlintensität längs des Strömungsweges des Kühlmittels auf einfache Weise regeln zu können. Der Abstand der Schlitze und damit die Zahl der thermischen Anlaufvorgänge kann nämlich mehr oder weniger groß gewählt werden, wie dies in Fig. 1 1>eispielsweise dargestellt ist. Das Bedürfnis nach einer derartigen Regelung besteht durchaus, da die anfallende Verlustwärme beim Gefäß örtlich sehr verschieden groß ist. So muß ζ. B. die Kathode weitaus stärker gekühlt werden als der Dom. Bei einer solchen Stufung des Abstandes der Schlitze eines Blechstreifens, etwa entsprechend dem örtlichen Wärmeanfall, läßt sich ohne weiteres den schweißtechnischen Gesichtspunkten ebenfalls verbiegen kann, um so auch die Größe des einzelnen thermischen Anlaufvorganges zu beeinflussen.

Für die Wahl der Stufung des Abstandes der Schlitze und auch für die Wahl des Abbiegungs- oder Verwindungsgrades der einzelnen Lappen längs des Strömungsweges empfiehlt sich eine Durchführung dieser Maßnahmen ferner in der Weise, daß auch die Kühlintensität längs seines Weges trotz zunehmender Eigentemperatur infolge der Wärmeaufnahme bis zum Ausgang hin genügend großen Wert behält. Dadurch ist die thermische Ausnutzung des Kühlmittels weitaus größer als bei bisher bekannten Kühleinrichtungen.

Claims (3)

P A T E N'T A N S P R C C H E:

1. Kühleinrichtung für Gefäße von elektrischen Geräten, insbesondere von Lichtbogenstromrichtern mit Metallgefäß, mit das Gefäß umschließendem Mantel und zwischen Mantel und Gefäßwand parallel zur Längsachse des Gefäßes angeordneten und auf der Gefäßwand befestigten Kühlrippen, an denen entlang das Kühlmittel durch den Hohlraum zwischen Mantel und Gefäß geleitet ist, da durch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen durch bis auf die Gefäßwand reichende, quer zur Strömungsrichtung des Kühlmittels verlaufende Schlitze (15) in eine Anzahl von Rippenteilen (11 bzw. 14) geteilt sind, von denen die Teile (14) um eine zur Strömungsrichtung des Kühlmittels parallele Achse abgebogen sind.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Schlitze (15) in den aus Blechstreifen bestehenden Kühlrippen entsprechend dem örtlichen Wärmeanfall an den zu kühlenden Teilen des Gefäßes gestuft ist.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen durch die Schlitze (15) gebildeten Rippenteile längs des Strömungsweges des Kühlmittels verschieden stark aus der senkrecht zur Gefäßwand verlaufenden Richtung abgebogen sind.

Rechnung tragen.

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Eine weitere Regelmöglichkeit besteht noch darin, daß man die Rippen mehr oder weniger stark aus der ursprünglichen radialen Lage heraus verwinden oder In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Xr. 643 522, 743 498,
184;

französische Patentschrift Nr. 828 023;

schweizerische Patentschriften Nr. 266 219,
865, 187 528, 187 811;

britische Patentschrift Nr. 509 464.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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