DE1103455B - Gasfuehrung zur Kuehlung von Staendereisen und Staenderpressplatten von Turbogeneratoren - Google Patents

Description

• Gasführung zur Kühlung von Ständereisen und Ständerpreßplatten von Turbogeneratoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanordnung für Turbogeneratoren, bei welchen die Rotorwicklung sowie das Ständereisen mit einem Gas und die Statorwicklung mit einer Flüssigkeit gekühlt werden.
• Diese Art Maschinen, die heutzutage für sehr große Leistungen gebaut werden müssen weisen eine beträchtliche Maschinenlänge auf, die auch gewisse Schwierigkeiten bezüglich der direkten. Leiterkühlung mit sich bringt. Man ist daher stets bestrebt, durch neuartige Maßnahmen die Abfuhr der Verlustwärme so zu verbessern, daß auch bei sehr langen Stableitern eine rationelle und wirksame Kühlung ohne weiteres erreicht wird.
• Der Zweck der vorliegenden Kühlanordnung ist somit, eine weitere Verbesserung gegenüber den bisherigen Anordnungen zu erzielen, und zwar vor allem eine ausreichende Kühlung der stark erwärmten Stän.derpreßplatten., ohne da,ß dabei die Ständereisenkühlung beeinträchtigt wird.
• Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Kühlgas über in der axialen Mitte des Ständerblechpaketes angeordnete radiale Schlitze im Stände-reisen in Richtung von außen nach innen axialen Kanälen im Ständereisen zugeführt, dann in die axiale Richtung, umgelenkt durch diese Längskanäle, nach beiden Stirnseiten. des Ständereisens geleitet wird und durch Öffnungen in den Preßplatten an den Enden des Ständereisens in die beiden Stirnräume austritt, von wo aus das Gas durch an der Rotorwelle befestigte Ventilatoren angesaugt und über Kühler wieder zur Maschinenmitte befördert wird.
• Mit der erfindungsgemäßen Führung des Gases zur Kühlung des Ständereisens und der Ständerpreßplatten kühlt das kalte Gas zuerst den aktiven Teil und erst hinterher den Stirnraum mit der Preßplatte. Diese Serienschaltung der Gasführung ist besonders vorteilhaft, weil bekanntlich die Stirnraumverluste 1,5- bis 2,5ma1 so groß sind wie die Eisenverluste und auf diese Weise der aktive, mit der Isolation der Wicklung direkt in Verbindung stehende Eisenkern vom kalten Gas mit relativ geringer Erwärmung wesentlich kühler gehalten werden kann als die inaktiven Teile: der Preßkonstruktion. Die für die Kühlung erforderliche, durchströmende Gasmenge kann somit wesentlich vermindert werden und demzufolge auch die Ventilationsverluste. Schließlich ergibt sich auch der Vorteil, daß die Rückkühler für das Gas kleiner bemessen werden können.
• In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Turbogenerator im Axialschnitt dargestellt.
• Der Turbogenerator besteht im wesentlichen aus dem Rotor l und dem Ständer 2, die in einem mit Kühlgas, beispielsweise Wasserstoffgas, gefüllten gasdichten Gehäuse 3 untergebracht sind. Der Ständer 2 umfaßt das Ständereisenpaket 4 mit den Preßplatten 5 sowie die Ständerwicklung 6. Im Ständereisen sind axial verlaufende Kühlkanäle? vorgesehen. Die Leiter der Ständerwicklung6 sind direkt mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Öl, gekühlt, und zu diesem Zweck sind" entweder die Leiterstäbe teilweise hohl ausgebildet, oder es sind in den Wicklungsnuten besondere Kühlkanäle vorgesehen. Der Rotor l ist ebenfalls mit axialen Kühlkanälen für die an sich bekannte direkte Leiterkühlung versehen, und in der Mitte der Maschinen stehen diese Kanäle über Öffnungen 8 mit dem Luftspalt9, der Maschine in Verbindung. An beiden Enden der Rotorwe11e10 ist. je ein Ventilator 11 montiert, und mit 12 sind noch Kühler bezeichnet, die innerhalb des Gehäuses 3 im Ständerraum angeordnet sind.
• Die Wirkungsweiße der Kühlanord''nung ist wie folgt: Infolge der Saugwirkung der Ventilatoren wird das Kühlgas, im Ständergehäuse in der Mitte der Ma; schine über im Eisenblechpaket 4 vorgesehene radiale Schlitze 13 in Richtung von außen nach innen strömen und gelangt nach einer Umlenkung von 90° in die Längskanäle?. Das Gas strömt dann nach beiden Seiten in entgegengesetzter Richtung durch das Ständereisen hindurch, um schließlich über die in den Preßplatten 5 vorgesehenen; Durchtritte in die Stirnräume 14 zu gelangen. Das in Ständereisen erwärmte Gas wird von den Stirnräumen 14 mittels der Ventilatoren 11 zu den Kühlern 12 befördert und strömt nach Abgabe seiner Wärme wieder von beide Seiten gegen die Maschinenmitte, wo es erneut in den Blechkörper4 eintritt.
• Für die Kühlung des Rotors 1 wird beispielsweise ein Teil des die Kühler 12 verlassenden Gases über Zebenwebel5 zu den beiden Enden des Rotors geführt, von wo aus es über axiale Kanäle zur Rotormitte strömt und über die Öffnungen g in de Luftspalt 9 zwischen Stator und Rotor austritt und wieder zur Saugseite der Ventilatoren gelangt. Der tote kaum in der Mitte des Rotors zwischen den Öffnungen 8 kann durch Gas aus. den Schlitzen 13 gekühlt sein.; zu diesem Zweck sind die Öffnungen 16 im Ständer vorgesehen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden für die Umwälzung des Gases für die Kühlung des Ständereisens und des Rotors die gleichen. Ventilatoren 11 verwendet. Es können aber auch zusätzliche Ventilatoren auf der Rotorwelle vorgesehen werden, die nur für die Beförderung des für die Rotorküh-Jung notwendigen Gasstromes dienen.
• Für die Kühlung der Ständerwicklung 6 wird die Kühlflüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf durch axiale Kühlkanäle in den Statorstäben hindurchbefördert, wobei die Flüssigkeit an der einen Stän.derseite eingeführt wird und an der anderen Ständerseite wieder ausströmt. Für die Umwälzung der Kühlflüssigkeit werden in bekannter Weise eine Pumpe und ein Kühler außerhalb der Maschine vorgesehen. Die Kühlkanäle für die Abfuhr der Wärme von den Statorstäben werden -so bemessen, daß der nicht symmetrische Temperaturanstieg in der Ständerwicklung, infolge der einseitigen Zufuhr der Kühlflüssigkeit, auf wenige Grad beschränkt bleibt. Die thermische Gesamtsymmetrie der Maschine wird somit praktisch nicht gestört.
• Die Anzahl und O_uerschnitte der Kühlkanäle im Ständereisen können so bemessen werden, daß der Temperaturanstieg im Eisenpaket nur gering ist, d. h. beispielsweise weniger als 15°C von Mitte bis Ende beträgt, während in den Preßplatten eine höhere Gastemperatursteigerung zugelassen werden kann. Man erhält durch diese Maßnahme trotz niedriger Temperatur der Aktivteile eine hohe Gastemperatur beim Austritt aus der inaktiven Preßplatte und dem Rotor. Dadurch genügt eine kleine umgewälzte Gasmenge, es ergeben sich auch kleine Kühler,- kleine Ventilatoren und niedrige Ventilationsverluste.
• Ferner ergibt sich noch der Vorteil, daß -die axiale Strömung im Ständereisen einen einfachen Aufbau des Blechpaketes ermöglicht, da nur einige radiale Schlitze in der iVlitte des Ständereisens anzubringen. sind. Die Strömung des Kühlgases im Blechpaket wird nur einanal um 90° unigelenkt, so daß der Strömungswiderstand gering bleibt.
• Bei dem Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6. handelt es sich um an sich bekannte Maßnahmen, für die nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruches Schutz begehrt wird.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Gasführung zur Kühlung von Ständereisen und Ständerpreßplatten von Turbogeneratoren, bei welchen die Rotorwicklung sowie das Ständereisen mit einem Gas und die Ständerwicklung mit einer Flüssigkeit gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas über in der axialen 1@Iitte des Ständerblechpaketes angeordnete radiale Schlitze im Ständereisen in Richtung von außen nach innen axialen Kanälen im Ständereisen zugeführt, dann in die axiale Richtung, umgelenkt durch diese Längskanäle, nach beiden Stirnseiten des Ständereisens geleitet wird und durch Öffnungen in den Preßplatten an den Enden des Ständereisens in die beiden Stirnräume austritt, von wo aus das Gas durch an der Rotorwelle befestigte Ventilatoren angesaugt und über Kühler wieder zur Maschinenmitte befördert wird.
2. 2. Kühlgasführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des die Kühler verlassenden Gases den beiden Enden des Rotors zugeführt wird und über Längskanäle im Rotor zur Maschinenmitte strömt, von wo aus das Gas durch Öffnungen im Rotorkörper in den Luftspalt austritt,- und von dort zu den Stirnräumen zurückströmt.
3. 3. Kühlgasführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzung des Gases für die Kühlung des Ständereisens und der Rotorwicklung mittels der gleichen Ventilatoren erfolgt.
4. 4. Kühlgasführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Umwälzung des Gases für die Kühlung der Rotorwicklung zusätzliche Ventilatoren vorgesehen sind.
5. 5. Kühlgasführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Ständerwicklung mittels Flüssigkeit im geschlossenen Kreislauf erfolgt, wobei die Flüssigkeit über die an den Wickelköpfen angeschlossenen Kanäle von einer Spülenseite zur anderen befördert wird. 6. °Külilgasführüng- nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Kühlgases aus den radialen Schlitzen im Ständereisen in den Luftspalt gelangt, von wo es zu den Stirnräumen zurückströmt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 567 129. 699 878-, deutsche Auslegeschrift Nr. 1013 771; schweizerische Patentschrift Nr. 324 043; französische Patentschrift Nr. 1098 594; USA.-Patentschriften Nr. 1241503, 2 285 960; Elektrizitäts-Wirtschaft, 1958, S. 691.