DE1159558B

DE1159558B - Conveyor device for the liquid cooling of the winding conductors in the rotor and stator of electrical machines

Info

Publication number: DE1159558B
Application number: DEL41428A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Lambrecht; Erich Weghaupt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-03-10
Filing date: 1962-03-10
Publication date: 1963-12-19

Description

Fördereinrichtung für die Flüssigkeitskühlung derWicklungsleiter im Rotor und Stator elektrischer Maschinen Für Generatoren großer Leistung, insbesondere Turbogeneratoren, genügen die konventionellen Kühlmittel wie beispielsweise Wasserstoff nicht mehr. Es wird daher angestrebt, große elektrische Maschinen vollständig mit Wasser zu kühlen, also nicht nur deren Stator, sondern auch deren Rotor. Als Kühlflüssigkeit kann auch öl oder eine andere Flüssigkeit verwendet werden. Der größte Kühleffekt wird jedoch mit Wasser erzielt. Um aber eine elektrische Maschine vollständig mit Wasser zu kühlen, ist zunächst die Lösung einer Anzahl schwerwiegender Probleme notwendig. Eines davon ist z. B. die Betriebssicherheit der gesamten Wasserkühlung.Conveyor device for liquid cooling of the winding conductors in the rotor and stator of electrical machines Conventional coolants such as hydrogen are no longer sufficient for high-performance generators, especially turbo-generators. The aim is therefore to cool large electrical machines completely with water, not only their stator, but also their rotor. Oil or another liquid can also be used as the cooling liquid. However, the greatest cooling effect is achieved with water. However, in order to completely cool an electrical machine with water, a number of serious problems must first be solved. One of them is e.g. B. the operational reliability of the entire water cooling system.

Die Umwälzung der Kühlwasserinengen in elektrischen Maschinen muß von Pumpen vorgenommen werden. Da aber auf die Betriebssicherheit der Kühlung großer Wert gelegt werden muß, können keine fremdangetriebenen Pumpen verwendet werden. Die Erfahrung hat gezeigt, daß außer dem direkten Antrieb der Kühlwasserpumpen durch die elektrische Maschine selbst keine andere Antriebsart als absolut zuverlässig gelten kann. Eine fremdangetriebene Umwälzanlage des Kühlmittels ist mannigfaltigen Störungen ausgesetzt. Ein Schaden am Antriebsmotor der Pumpe oder der Ausfall des Eigenbedarfs an Energie kann schon die gesamte Kühlung und damit auch die gekühlte Maschine stillegen. Die Folgen einer solchen Störung sind sehr schwerwiegend. Der Ausfall eines Turbogenerators mit einer Leistung von 500 bis 1000 MW, wie man sie, mit Hilfe von Wasserkühlung bauen kann, kann z. B. zum Zusammenbruch des Netzes führen. Für den Generator selbst stellt der Ausfall der Kühlung eine große Gefahrenquelle dar. So ist es z. B. möglich, daß mit dem Ausfall der Kühlung alle wichtigen Teile der elektrischen Maschine, z. B. des Generators, vollständig zerstört werden. In den gekühlten Rotorleitern. der Maschine würden sich Verdampfungserscheinungen einstellen, die zu erheblichen mechanischen Unwuchten und damit zur Zerstörung der Maschine oder mindestens zu schwerwiegenden Schädigungen der Lager führen können.The circulation of the cooling water in electrical machines must be done by pumps. Since, however, great importance must be attached to the operational reliability of the cooling, no externally driven pumps can be used. Experience has shown that apart from the direct drive of the cooling water pumps by the electrical machine itself, no other type of drive can be regarded as absolutely reliable. An externally driven system for circulating the coolant is exposed to a variety of malfunctions. Damage to the drive motor of the pump or the failure of internal energy requirements can shut down the entire cooling system and thus also the cooled machine. The consequences of such a disorder are very serious. The failure of a turbo generator with an output of 500 to 1000 MW, as it can be built with the help of water cooling, can z. B. lead to the collapse of the network. For the generator itself, the failure of the cooling represents a major source of danger. B. possible that with the failure of the cooling all important parts of the electrical machine, z. B. the generator, are completely destroyed. In the cooled rotor ladders. evaporation phenomena would occur in the machine, which could lead to considerable mechanical imbalances and thus to the destruction of the machine or at least serious damage to the bearings.

Bei kleineren elektrischen Maschinen ist es bekannt, den Rotor und Stator gleichzeitig durch Flüssigkeit zu kühlen, die die Oberflächen des Stator- und Rotoreisens sowie die Wickelköpfe umspült und von einer auf dem Rotor angeordneten Pumpe angetrieben wird. Eine solche Kühlung durch Flutung der Maschine ist bei Turbogeneratoren wegen der hohen Umfangsgeschwindigkeiten, der großen Verlustwärine und aus Festigkeitsgründen nicht anwendbar. Hier bedarf es der direkten Kühlung der als Holdleiter ausgebildeten Wicklungen in Stator und Rotor. Dies kompliziert jedoch die Kühlung gegenüber den bekannten Ausführungen erheblich, da nunmehr zwei definierte Kühlkreisläufe, vorhanden sind, die gegebenenfalls parallel mit einer ganz bestimmten Flüssigkeitsmenge betrieben werden müssen. Die Kühlung ist hier nicht nur ein Nebeneffekt, wie es bei bekannten Anordnungen, z. B. bei Antrieben von Tauchpumpen, häufig der Fall ist. Die bekannten Ausführungen sind deshalb nicht geeignet, um eine zuverlässige Kühlung und Kühlmittelverteilung in flüssigkeitsgekühlten Turbogeneratoren sicherzustellen.In the case of smaller electrical machines, it is known to simultaneously cool the rotor and stator by means of liquid which washes around the surfaces of the stator and rotor iron as well as the end windings and is driven by a pump arranged on the rotor. Such cooling by flooding the machine cannot be used with turbo generators because of the high peripheral speeds, the large heat losses and for reasons of strength. This requires direct cooling of the windings in the stator and rotor, which are designed as hold conductors. However, this complicates the cooling over the known executions considerably, since now two defined cooling circuits exist that need to be operated, if appropriate, in parallel with a certain amount of liquid. The cooling is not only a side effect here, as is the case with known arrangements, e.g. B. in drives of submersible pumps, is often the case. The known designs are therefore not suitable for ensuring reliable cooling and coolant distribution in liquid-cooled turbo generators.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, den Rotor und Stator einer kleineren elektrischen Maschine mit Flüssigkeit zu kühlen, wobei die Kühlflüssigkeit einem Hochbehälter entnommen wird und unter dem statischeu Druck des Hochbehälters zunächst durch einen Doppehnantel der Maschine fließt, um den Stator zu kühlen und von dort aus in die Hohlwelle des Rotors eintritt, in besonderen Kühlkammem verdampft, um den Rotor zu kühlen. Der entstandene Dampf wird dabei stetig zunächst in den Innenraum der Maschine und schließlich nach außen abgelassen.It has also been suggested that the rotor and stator of a smaller one to cool electrical machine with liquid, the cooling liquid a Elevated tank is removed and initially under the static pressure of the elevated tank flows through a double jacket of the machine to cool the stator and from there from entering the hollow shaft of the rotor, evaporated in special cooling chambers in order to to cool the rotor. The resulting steam is first steadily released into the interior the machine and finally drained to the outside.

Die letztere Anordnung ist zur Kühlung größerer Maschinen nicht geeignet, da wegen des dort viel größeren Wärineanfalles und somit größeren Wasserbedarfes nur eine Kreislaufkühlung in Frage kommt, die nur von einer Pumpe in Umlauf gehalten werden kann.The latter arrangement is not suitable for cooling larger machines, because of the much greater heat accumulation there and thus greater water requirements only a circuit cooling comes into question, which is only kept in circulation by a pump can be.

Die Erfindung betrifft die Kühlung elektrischer Maschinen mit direkter Flüssigkeitskuhlung der Wicklung#leiter und mit einer unmittelbar vom Rotor angetriebenen Flüssigkeits-Förderpumpe, vorzugsweise, Turbogeneratoren, und ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit für die direkt gekühlten Leiter in Rotor und Stator nur ein Pumpenaggregat verwendet wird, das in an sich bekannter Weise unmittelbar mit dem der Antriebsseite gegenüberliegenden Wellenende des Rotors verbunden ist und von ihm angetrieben wird und daß die Aufteilung der Kühlflüssigkeit zur Kühlung der Rotor-und Statorleiter durch die konstruktive Gestaltung des Pumpenaggregates vorgegeben ist.The invention relates to the cooling of electrical machines with direct Liquid cooling the Winding # conductor and with one immediately liquid feed pump driven by the rotor, preferably turbo-generators, and is characterized in that for circulating the cooling liquid for the direct cooled conductors in the rotor and stator only one pump unit is used, the in a manner known per se directly with the one opposite the drive side The shaft end of the rotor is connected and driven by it and that the division the cooling liquid for cooling the rotor and stator conductors through the constructive Design of the pump unit is specified.

Diese Anordnung hat nicht nur den Vorteil, durch Vermeidung von Fremdantrieben für beide Kühlströme absolut zuverlässig zu sein, sie erlaubt darüber hinaus auch -eine genaue Dosierung der für beide Kühlströme nötigen Wassermengen entsprechend den Auslegungswerten der Maschine, wie sie mit bekannten Anordnungen nicht erreichbar ist.This arrangement not only has the advantage of avoiding external drives to be absolutely reliable for both cooling flows, it also allows - an exact dosage of the water quantities required for both cooling flows accordingly the design values of the machine, which cannot be achieved with known arrangements is.

Das Pumpenrad ist direkt mit dem freien, auf der Gegenseite der Maschinenkupplung liegenden Wellenende des Rotors verschraubt und läuft mit der Rotordrehzahl um. Durch eine besondere Ausbildung des Pumpenaggregates ist es möglich, mit der mit dem Rotor verbundenen Pumpe sowohl den Stator- als auch den Rotor-Kühlmittelkreislauf zu betreiben, gleichgültig ob die erforderlichen Kühlmittelmengen für den Stator und Rotor gleich oder sehr unterschiedlich sind. Diese Pumpenanordnung ist für die Betriebssicherheit flüssigkeitsgekühlter elektrischer Maschinen besonders vorteilhaft, da zur Umwälzung der Kühlflüssigkeitsm, enge für den Stator und den Rotor keine fremdangetriebene Pumpe benötigt wird. Damit sind sämtliche Fehlerquellen, mit denen man bei fremdangetriebenen Pumpen naturgemäß rechnen muß, vollständig ausgeschaltet, und es wird ein Maximum an Betriebssicherheit erreicht, da ein Ausfall des Pumpenaggregates während des Betriebes bei dieser Ausführung mit absoluter Sicherheit ausgeschlossen ist. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Pumpenanordnung mehrere andere Vorteile. So ist es möglich, über ein einziges Pumpenaggregat den Stator- und Rotorkreislauf des Kühlwassers ganz oder teilweise zusammenzuschalten. Dadurch wird der Umfang der Anlage kleiner, die Störquellen geringer, Wartung und überwachung vereinfacht und allerhöchste Betriebssicherheit garantiert.The pump wheel is directly connected to the free one on the opposite side of the machine coupling screwed to the lying shaft end of the rotor and rotates with the rotor speed. Due to a special design of the pump unit, it is possible with the the pump connected to the rotor, both the stator and the rotor coolant circuit to operate, regardless of whether the required quantities of coolant for the stator and rotor are the same or very different. This pump arrangement is for the The operational reliability of liquid-cooled electrical machines is particularly advantageous, as there are no tight spots for the stator and the rotor to circulate the cooling liquid externally driven pump is required. So are all sources of error with which one naturally has to calculate with externally driven pumps, completely switched off, and a maximum of operational safety is achieved, since a failure of the pump unit excluded with absolute certainty during operation with this version is. In addition, the pump arrangement according to the invention offers several other advantages. It is thus possible to control the stator and rotor circuit with a single pump unit of the cooling water in whole or in part. This will increase the scope the system is smaller, the sources of interference are lower, and maintenance and monitoring are simplified and the highest operational safety guaranteed.

Die optimale Zusammenschaltung von Rotor- und Stator-Kühlkreislauf ist abhängig von den für beide Teile benötigten Kühlflüssigkeitsmengen entsprechend den in beiden Teilen anfallenden Wärmernengen.The optimal interconnection of rotor and stator cooling circuit depends on the amount of coolant required for both parts the amount of heat generated in both parts.

Die Erfindung sieht vier verschiedene Ausführungsformen des Pumpenaggregates vor, entsprechend den Betriebs- und Auslegungsbedingungen der elektrischen Maschine.The invention provides four different embodiments of the pump unit according to the operating and design conditions of the electrical machine.

Die Pumpenräder werden zweiflutig ausgeführt, wenn für den Rotor größere Kühlflüssigkeitsmengen benötigt werden. Handelt es sich aber um Maschinen mit einem verhältnismäßig kleinen Kühlflüssigkeitsbedarf im Rotor, dann ist auch die Ausführung eines einflutigen Pumpenrades mit getrennter Beaufschlagung der Schaufelkanäle für die Stator- und Rotor-Kühlflüssigkeitsmenge vorteilhaft. Ein einflutiges Pumpenrad kann auch unabhängig vom Mengenverhältnis der Kühlflüssigkeit im Stator und Rotor dann zur Anwendung kommen, wenn das Pumpenrad die entsprechende Kühlflüssigkeitsmenge direkt in den Rotor drückt. Grundsätzlich erfolgt die Kühlflüssigkeitszu- oder -abfuhr in oder aus dem Rotor, in an sich bekannter Weise, durch eine in der Mitte der Rotorwelle angeordnete Zentralbohrung, um die sich wiederum als zweiter Kanal ein konzentrisch angeordneter Ringkanal schließt.The pump wheels are double-flow, if larger for the rotor Coolant quantities are required. But if it is a machine with a relatively small cooling liquid requirement in the rotor, then also the design a single-flow impeller with separate loading of the vane channels for the amount of stator and rotor coolant is advantageous. A single-flow impeller can also be independent of the ratio of the cooling liquid in the stator and rotor then come into use when the impeller has the appropriate amount of coolant pushes directly into the rotor. Basically, the coolant is supplied or removed in or out of the rotor, in a manner known per se, through one in the middle of the rotor shaft arranged central bore, around which in turn a second channel is concentric arranged ring channel closes.

In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele des Pumpenaggregates für die verschiedenen Betriebs-und Auslegungsbedingungen einer elektrischen Maschine beschrieben.The drawing shows exemplary embodiments of the pump unit for the various operating and design conditions of an electrical machine described.

In Fig. 1 ist die Anordnung eines zweiflutigen Pumpenrades 1 dargestellt. Das Pumpenrad 1 ist mit der Rotorwelle 2 verschraubt. Die gesamte für die elektrische Maschine benötigte Kühlflüssigkeitsmenge wird von einem Sammelbehälter 3 der zentralen Eintrittsbohrung 4 zugeführt. Vor dem Eintritt in die Zentralbolnung 10 der Induktorwelle 2 wird die für den Stator 9 benötigte Teilflüssigkeitsmenge der Kühl-Ilüssigkeit von dem Pumpenrad 1 in den Druckraum 5 gefördert. Die aus dem konzentrischen Ringkanal 6 des Rotors austretende Kühlflüssigkeitsmenge strömt an der Rotor-Austrittsstelle direkt in das Pumpenrad 1 und wird ebenfalls in den Drackraum 5 gefördert. Die Rotor-Kühlflüssigkeitsmenge und die Stator-Teilflüssigkeitsmenge vereinigen sich wieder im Druckraum 5 des Pumpenaggregates. Vom Druckraum 5 wird die gesamte unter Pumpendruck stehende Kühlflüssigkeitsmenge durch den Kanal 11 in den Stator 9 gedrückt und schließlich wieder dem Sammelbehälter 3 zugeführt. Das zweiflutige Pumpenrad wird so ausgelegte daß sich am Pumpenradaustritt für beide Ströme die gleichen Energieverhältnisse ergeben. Die Rückkühlung der in einem geschlossenen Kreislauf strömenden Kühlflüssigkeit erfolgt mittels eines in der Zuströmleitung 12 angeordneten Wärineaustauschers 7. Ist die Rotor-Kühlflüssigkeitsmenge im Verhältnis zur Stator-Teilflüssigkeitsmenge groß, dann ist eventuell die Anordnung eines zweiten Wärmeaustauschers in der Statorzuleitung 8 erforderlich.In Fig. 1 , the arrangement of a double-flow pump wheel 1 is shown. The pump wheel 1 is screwed to the rotor shaft 2. The entire amount of coolant required for the electrical machine is fed from a collecting container 3 to the central inlet bore 4. Before entering the central bole 10 of the inductor shaft 2, the partial liquid quantity of the cooling liquid required for the stator 9 is conveyed by the pump wheel 1 into the pressure chamber 5 . The amount of cooling liquid emerging from the concentric annular channel 6 of the rotor flows directly into the impeller 1 at the rotor exit point and is also conveyed into the pressure chamber 5. The rotor cooling liquid quantity and the stator partial liquid quantity combine again in the pressure chamber 5 of the pump assembly. From the pressure chamber 5 , the entire amount of cooling liquid under pump pressure is pressed through the channel 11 into the stator 9 and finally fed back to the collecting container 3. The double-flow pump wheel is designed in such a way that the same energy ratios result for both streams at the pump wheel outlet. The re-cooling of the air flowing in a closed circuit cooling liquid by means of a arranged in the inflow line 12 Wärineaustauschers 7. If the rotor cooling liquid quantity in relation to the stator part liquid amount large, then possibly the arrangement of a second heat exchanger in the Statorzuleitung 8 is required.

Werden sehr große Kühlflüssigkeitsmengen für den Rotor 2 benötigt, oder ergibt sich die Forderung einer getrennten, leistungsabhängigen Mengenregelung für den Stator- und Rotorkreis, dann ist die Ausführung eines Pumpenrades nach Fig. 2 vorteilhaft.If very large amounts of coolant are required for rotor 2, or if there is a requirement for a separate, performance-dependent quantity control for the stator and rotor circuit, then the design of a pump wheel according to Fig. 2 advantageous.

Auch hier besteht das Pumpenaggregat aus einem zweiflutigen Pumpenrad 1 gleicher Bauforin wie in Fig. 1. Die beiden Pumpenströme werden jedoch in diesem Falle in getrennte Druckräume 5 und 5' gefördert, wodurch eine strenge Trennung der warmen Rotor-Kühlflüssigkeit von der für den Stator vorgesehenen kalten Kühlflüssigkeit erfolgt. Die warme Rotor-Kühlflüssigkeit wird gleich in den Sammelbehälter 3 zurückgeführt. Ein Unterschied in der Auslegung des Pumpenrades nach Fig. 1 besteht darin, daß der für den Stator vorgesehene Teil 13 des Pampenrades für die gesamte Stator-Kühl-Rüssigkeitsmenge bemessen werden muß und daß der für den Rotor 2 vorgesehene Pumpenteil 13'* für einen kleineren Pumpendruck ausgelegt werden kann. Die Forderung, daß am Pumpenradaustritt möglichst gleiche Energieverhältnisse an den beiden Pumpenteilen vorhanden sind, besteht in diesem Falle nicht. Die Rückkühlung der Kühlflüssigkeit kann unabhängig vom Mengenverhältnis Stator zu Rotor mit einem einzigen Wärmeaustauscher 7 erfolgen.Here, too, the pump unit consists of a double-flow pump wheel 1 of the same design as in FIG. 1. However, in this case the two pump flows are conveyed into separate pressure chambers 5 and 5 ' , whereby a strict separation of the warm rotor cooling liquid from that provided for the stator cold coolant takes place. The warm rotor cooling liquid is immediately returned to the collecting container 3 . One difference in the design of the pump wheel according to FIG. 1 is that the part 13 of the pad wheel provided for the stator must be dimensioned for the entire amount of stator cooling liquid and that the pump part 13 '* provided for the rotor 2 for a smaller one Pump pressure can be designed. The requirement that the same energy ratios as possible at the two pump parts are present at the impeller outlet does not exist in this case. The cooling liquid can be recooled with a single heat exchanger 7 , regardless of the quantity ratio of stator to rotor.

Werden relativ kleine Kühlflüssigkeitsmengen für den Rotor benötigt, dann kann ein einflutiges Pumpenrad nach Fig. j vorgesehen werden. Die Anordnung des Pumpenrades 1 am Rotor erfolgt wie in Fig. 1 und 2 gezeigt. Das Pumpenrad 1 ist so ausgebildet, daß entsprechend dem Mengenverhältnis zwischen Stator- und Rotor-Kühlflüssigkeit der eine Teil der Schaufelkanäle für den Stator mit dem radialen Kühlflüssigkeitseintritt 14' am Umfang der Zentralbohrung und der andere Teil der Schaufelkanäle für den Rotor mit axialem Kühlflüssigkeitseintritt 14 an der Rotor-Austrittsstelle erfolgt. Entsprechend dem zu erwartenden Gleichdrall der Rotor-Kühlflüssigkeit am Pumpenradeintritt müssen die Schaufeleintrittswinkel der Rotor-Schaufelkanäle 14 anders sein als die Schaufeleintrittswinkel der Stator-Schaufelkanäle 14'. Dies wird durch besondere Verstärkungen an den Schaufeln erreicht.If relatively small amounts of coolant are required for the rotor, a single-flow pump wheel according to FIG. J can be provided. The impeller 1 is arranged on the rotor as shown in FIGS. 1 and 2. The impeller 1 is designed so that, in accordance with the quantitative ratio between stator and rotor cooling liquid, one part of the blade channels for the stator with the radial cooling liquid inlet 14 'on the circumference of the central bore and the other part of the blade channels for the rotor with axial cooling liquid inlet 14 the rotor exit point takes place. Corresponding to the expected constant swirl of the rotor cooling liquid at the impeller inlet, the blade inlet angles of the rotor blade channels 14 must be different from the blade inlet angles of the stator blade channels 14 '. This is achieved through special reinforcements on the blades.

Die Anordnung eines Pumpenaggregates, das die Kühlflüssigkeit direkt in den Rotor drückt, ist in Fig. 4 dargestellt. In diesem Falle sind gegenüber den bisherigen Ausführungen der Rotor-Ein- und -Austritt vertauscht. Die Pumpe 1 ist in diesem Falle als geschlossene Topfpumpe ausgeführt und ebenfalls mit dem Rotor 2 verschraubt. Die gesamte für die elektrische Maschine benötigte Kühlflüssigkeit tritt vom nicht dargestellten Sammelbehälter und Wärmeaustauscher kommend über den konzentrisch um die Zentralbohrung angeordneten Ringkanal 15 in ein einflutiges Pumpenrad 1 ein. Die vom Pumpenrad 1 austretende Kühlflüssigkeit wird in einem feststehenden Leitapparat 16 umgelenkt. Die vom Rotor benötigte Kühlflüssigkeit wird direkt in den Rotor durch den Ringkanal 17 gepreßt, während die für den Stator erforderliche Teilflüssigkeitsmenge durch eine sogenannte Bypaßöffnung 20 in den die Drehachse einschließenden Austrittsraum 18 geleitet wird. Die aus der Zentralbohrung 19 des Rotors austretende Kühlflüssigkeitsmenge vereinigt sich im Austrittsraum 18 wieder mit der Stator-Teilflüssigkeitsmenge. Die gesamte Kühlflüssigkeitsmenge wird, teilweise übereinstimmend mit Fig. 1, dem Wärmeaustauscher, dem Stator und schließlich dem Sammelbehälter zugeführt.The arrangement of a pump unit which presses the cooling liquid directly into the rotor is shown in FIG. 4. In this case, the rotor inlet and outlet are interchanged compared to the previous versions. In this case, the pump 1 is designed as a closed pot pump and is also screwed to the rotor 2. All of the cooling liquid required for the electrical machine, coming from the collecting tank and heat exchanger (not shown), enters a single-flow pump wheel 1 via the annular channel 15 arranged concentrically around the central bore. The cooling liquid emerging from the pump impeller 1 is deflected in a stationary diffuser 16. The cooling liquid required by the rotor is directly pressed into the rotor through the annular channel 17, while the required amount of liquid for the stator part is passed through a so-called bypass port 20 in the axis of rotation enclosing outlet space 18th The amount of cooling liquid emerging from the central bore 19 of the rotor is reunited in the exit space 18 with the partial amount of liquid in the stator. The entire amount of cooling liquid is, partly in accordance with FIG. 1, supplied to the heat exchanger, the stator and finally the collecting container.

Für sämtliche Pumpenanordnungen ist es aus Sicherheitsgründen zweckmäßig, den Sammelbehälter höher, also räumlich über dem Rotor anzuordnen. Die Pumpe wird dadurch mit Vordruck beaufschlagt und braucht nicht zu saugen. Hierfür ergibt sich die zweckmäßigste Ausführung, wenn der Sammelbehälter gleich am Statorgehäuse oberhalb des Blechpaketes angeordnet wird.For safety reasons, it is advisable for all pump arrangements to arrange the collecting container higher, i.e. spatially above the rotor. The pump will thus pressurized and does not need to suck. This results in the most expedient version when the collecting tank is just above the stator housing of the laminated core is arranged.

Für die nach Fig. 1, 2, 3 und 4 beschriebenen Pumpenausführungen ist es vorteilhaft, in an sich bekannter Weise die Sammelbehälter mit einem Schutzgaspolster aus inertem Gas, vorzugsweise Stickstoff, zu versehen. Durch die Bemessung des Schutzgasvordruckes ist es möglich, den gesamten Kreislauf mit einem Vordruck zu betreiben. Der Druck ist so zu bemessen, daß an keiner Stelle des Kreislaufes, insbesondere jedoch an den Eintrittskanten der Pampenräder, ein Abreißen der Strömung durch Erreichung des Verdampfungsdruckes eintreten kann, um Kavitationserscheinungen und Unwuchten an den Pumpenrädern zu vermeiden. Für den auf diese Merkmale gerichteten Anspruch 2 wird nur in Verbindung mit dem Anspruch 1 Schutz begehrt.For the pump designs described according to FIGS. 1, 2, 3 and 4, it is advantageous to provide the collecting containers with a protective gas cushion of inert gas, preferably nitrogen, in a manner known per se. By dimensioning the protective gas admission pressure, it is possible to operate the entire circuit with one admission pressure. The pressure is to be measured in such a way that at no point in the circuit, but especially at the leading edges of the pad wheels, the flow can be torn off by reaching the evaporation pressure, in order to avoid cavitation phenomena and imbalances on the pump wheels. For claim 2 directed to these features, protection is sought only in conjunction with claim 1.

Das in der Fig. 4 beschriebene Pumpenaggregat ist in bezug auf Kavitationserscheinungen weniger gefährdet, da das Pumpenrad in diesem Falle die Kühlflüssigkeit in den Rotor drückt, während nach den Ausführungen in Fig. 1, 21 und 3 das Pump8nrad auf den Rotor eine saugende Wirkung ausübt, wodurch es leicht zu einer Beschädigung der Schaufeleintrittskanten kommen kann. Trotzdem wird auch für die Ausführung nach Fig. 4 die Anordnung eines Schutzgaspolsters im Sammelbehälter für den gesamten Rotorkreislauf vorteilhaft sein, um die Betriebssicherheit der Anlage zu erhöhen.The pump assembly described in FIG. 4 is less endangered with regard to cavitation phenomena, since in this case the pump wheel pushes the cooling liquid into the rotor, while according to the explanations in FIGS. 1, 21 and 3 the pump wheel has a suction effect on the rotor which can easily damage the blade leading edges. Nevertheless, the arrangement of a protective gas cushion in the collecting container for the entire rotor circuit will also be advantageous for the embodiment according to FIG. 4 in order to increase the operational safety of the system.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electric machine with liquid cooling of the winding conductors and with a liquid feed pump, preferably turbo generator, driven directly by the rotor, characterized in that only one pump unit is used to circulate the cooling liquid for the directly cooled conductors in the rotor and stator, which in on is directly connected in a known manner to the shaft end of the rotor opposite the drive side and is driven by it, and that the division of the cooling liquid for cooling the rotor and stator conductors is predetermined by the structural design of the pump unit.

2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that a collecting container in the liquid circuit is spatially above the rotor, which is filled in a known manner with an inert gas and is kept under such a minimum pressure that the local liquid pressure from the rotor inlet to the pump outlet does not drops to the evaporation pressure of the cooling liquid. 3. Electrical machine according to spoke 1 and 2, characterized in that the pump unit is designed as a double-flow impeller with separate inflows for the entire amount of cooling liquid flowing through the rotor and the partial amount of liquid required for the stator, the inflow of the rotor cooling liquid amount into the Pump in the area of the rotor outlet opening and the inflow of the stator partial amount of liquid into the pump in the area of the rotor inlet, and the outflow from the pump takes place in a common housing, from where the entire amount of liquid is then passed as cooling liquid through the stator. 4. Electrical machine according to claim 1 and 2, characterized in that the pump unit is designed as a double-flow impeller with separate inflows for the entire amount of cooling liquid flowing through the rotor and the total amount of cooling liquid required for the stator, the inflow of the rotor cooling liquid amount in the pump is in the area of the rotor outlet opening and the inflow of the stator cooling liquid into the pump is in the area of the rotor inlet, and the outflow from the pump takes place in separate housing chambers, from where the rotor cooling liquid is returned to a collecting tank and the Stator coolant amount is passed through the stator. 5. Electrical machine according to spoke 1 and 2, characterized in that the pump assembly is designed as a single-flow pump wheel C, with some of the vane channels only being acted upon by the partial amount of coolant flowing through the rotor and the remaining vane channels only by the partial amount of liquid required for the stator and the division of the blade channels for the two partial flows takes place according to the required ratio of the stator and rotor cooling liquid quantity, the inflow for the rotor blade channels in the area of the rotor outlet opening and the inflow for the remaining blade channels in the area of the rotor inlet and the Total amount flows into a common housing, from where it is passed through the stator as a whole as cooling liquid. 6. Electrical machine according to claim 1 and 2, characterized in that the pump unit is designed as a single-flow pump wheel, to which the entire amount of cooling liquid required for the electrical machine is supplied, which is divided into two partial flows after deflection in a stationary diffuser, one of which Partial flow serves the rotor as the amount of cooling liquid and the second partial flow flows directly into the Aastrittsraum, which includes the axis of rotation of the rotor and around which the inflow opening of the rotor is arranged concentrically, such that the partial flow intended for the rotor after flowing through the rotor with the other Partial flow is combined again in the outlet space and then passed through the stator as a whole as a cooling liquid. 7. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the pump unit is connected to the drive side opposite shaft end of the rotor by screwing with this. 8. Electrical machine according to claim 2, characterized in that the liquid collecting container of the cooling circuit is releasably placed on the stator housing. 9. Electrical machine according to spoke 2, characterized in that the stator housing is formed in the area lying above the laminated core or a part of the same as a liquid collecting container. Documents considered: German Patent No. 708 211; German Auslegeschrift No. 1 112 192; Swiss Patent No. 268 275; British Patent Nos. 812 606, 825 061.