DE1166355B - Durchzugsluftkuehlung eines eigenbeluefteten Maschinensatzes aus mindestens zwei elektrischen Maschinen mittels paralleler, voneinander unabhaengiger Luftstroeme - Google Patents

Description

• Durchzugsluftkühlung eines eigenbelüfteten Maschinensatzes aus mindestens zwei elektrischen Maschinen mittels paralleler, voneinander unabhängiger Luftströme Zur Belüftung eines Maschinensatzes, der zwei oder mehrere elektrische Maschinen in einem gemeinsamen Gehäuse enthält, ist es bekannt, an einem Ende des Maschinensatzes auf der Welle einen Lüfter zu befestigen, der die am anderen Ende angesaugte Kühlluft nacheinander durch alle Maschinen des Maschinensatzes saugt. Für die Kühlluft liegen also alle Maschinen in Reihe. Auf dem Wege vom Eintritt bis zum Lüfter erwärmt sich die Kühlluft. Dabei nimmt die Temperaturdifferenz zu den zu kühlenden Maschinenteilen ab. In gleichem Maße vermindert sich auch die Kühlwirkung, was wiederum die zulässige Belastung und damit den Ausnutzungsgrad der schlechter gekühlten Maschinen beträchtlich herabsetzt. Bei der Reihenschaltung der Kühlwege addieren sich außerdem deren Strömungswiderstände. Der Lüfter fördert deshalb eine geringere Kühlluftmenge.
• Eine andere bekannte Lösung des Kühlproblems sieht zwischen den Maschinen des Maschinensatzes einen sogenannten Doppellüfter vor, der als Radiallüfter ausgebildet ist und die Kühlluft durch die beiden benachbarten Maschinen ansaugt. Die dem Doppellüfter benachbarten Maschinen sind also hinsichtlich der Luftführung parallel geschaltet. Zwar werden damit die Nachteile der Kühlung in Reihenschaltung vermieden, jedoch erwachsen dafür Nachteile konstruktiver Art. Der Doppellüfter nimmt zusätzlichen Raum zwischen zwei Maschinen ein, die deshalb auseinanderrücken müssen. Bei Einwellen-Maschinensätzen, die nur an den Enden gelagert sind, vergrößert sich so der Lagerabstand. Zusätzlichen Platz zwischen den Maschinen beanspruchen weiterhin die Leitbleche, die die vom Radiallüfter in Wellennähe angesaugten Kühlluftströme auch über die Ständerrücken und die Wickelköpfe führen müssen. Das vergrößert noch einmal den Lagerabstand. Mit größerem Lagerabstand wird die Welle des Maschinensatzes weicher: ihre kritische Drehzahl rückt in unzulässige Nähe der Betriebsdrehzahl des Maschinensatzes.
• Eine andere Kühlanordnung für einen aus zwei Maschinen bestehenden Maschinensatz sieht vor, daß die gesamte Kühlluft einer der beiden Maschinen zugeleitet wird, wo sie in zwei Teilluftströme aufgeteilt wird, von denen der eine den Rotor der ersten Maschine kühlt. Der andere Teilluftstrom wird direkt in die zweite Maschine geführt, wo er sich mit dem einen Kühlluftstrom, der nun bereits erwärmt aus der ersten Maschine in die zweite strömt, vermischt. Die Folge dieser Anordnung ist, daß die Kühlluft für die zweite Maschine nicht mehr Frischlufttemperatur sondern eine Mischtemperatur aus Frischluft- und Ablufttemperatur aufweist. Das bedeutet, daß keine unabhängige Kühlung beider Maschinen erreicht werden kann.
• Um diesen Mängeln abzuhelfen und eine voneinander unabhängige, gut regelbare und intensive Frischluftkühlung für die einzelnen Maschinen mit sehr geringem Aufwand zu schaffen, sieht die Erfindung eine Durchzugsluftkühlung für einen eigenbelüfteten Maschinensatz vor, der mindestens zwei elektrische Maschinen enthält und bei dem die von einem am Ende des Maschinensatzes angeordneten Lüfter geförderte Kühlluft in eine der Maschinenzahl des Maschinensatzes gleiche Anzahl paralleler Kühlströme aufgeteilt wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die parallelen Luftströme über Kreuz geführt werden, derart, daß der die erste Maschine kühlende Luftstrom nach Durchströmen der Maschine durch einen Doppelmantel der zweiten Maschine abgeführt wird, während der die zweite Maschine kühlende Luftstrom durch ein Doppelmantel der ersten Maschine zugeführt wird, so daß beide Maschinen unabhängig mit frischer Kühlluft versorgt werden. Der Lüfter kann die Kühlluft durch den Maschinensatz drücken oder saugen. Die unterschiedlichen Verlustleistungen der einzelnen Maschinen erfordern auch unterschiedliche Kühlluftmengen, die bei der erfindungsgemäßen Anordnung unabhängig voneinander einstellbar sind. Durch diese Anpassung der Kühlluftmengen an die anfallenden Verlustleistungen läßt sich für die ganze Maschine ein gleiches Temperaturniveau und eine optimale Ausnutzung erzielen.
• Weitere Merkmale der Erfindung sollen nun an zwei schematischen Darstellungen eines vertikalen Maschinensatzes erläutert werden.
• Die F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den ganzen Maschinensatz, der einen Motor 10 und einen Generator 11, beispielsweise einen Mittelfrequenzgenerator enthält. Die gemeinsame Welle 12 ist am Traglager 13 und im Spurlager 14 gelagert. Das Gehäuse für den Generator 11 ist doppelwandig mit einer Außenwand 15 und einer Innenwand 16 ausgeführt. Die Luftführungshaube 17, ein nicht tragendes Konstruktionselement, bildet lediglich mit dem Motorgehäuse 18 einen in axialer Richtung verlaufenden ringförmigen Kanal 19, durch den der Lüfter 20 einen Teil der Kühlluft saugt, die durch gleichmäßig am Umfang verteilte Fenster 21 in der Außenwand 15 in den Maschinensatz eintritt. Pfeile deuten den Verlauf der Kühlluftströme an. Die stark ausgezogenen Pfeile bezeichnen den Verlauf der Kühlluftströme für den Generator 11, während die dünn ausgezogenen Pfeile den in der F i g. 1 nur teilweise darstellbaren Verlauf der Kühlluft für den Motor 10 andeuten. Die Kühlluft für den Generator 11 tritt durch die Fenster 21 in der Außenwand 15 und die Fenster 22 in der Innenwand 16 in den Generatorraum, kühlt dort das Traglager 13 und die elektrisch und magnetisch aktiven Teile des Generators 11, indem es durch den Luftspalt und Bohrungen 23 (F i g. 2) des Ständerblechpakets strömt. Bei Mittelfrequenzgeneratoren mit unbewickeltem und nur genutetem Läuferblechpaket strömt die Kühlluft auch noch durch dessen Nuten. Die Blende 24 trennt den Generatorraum vom Motorraum und lenkt die Kühlluft, die sich im Generator erwärmt hat, durch Fenster 25 in der Innenwand 16 wieder nach außen zwischen die Innenwand und die Außenwand 15, von wo sie durch einstellbare Drosselstellen 26 in den ringförmigen Kanal 19 und an dem Lagerschild 27 des Motors 10 vorbei zum Lüfter 20 gelangt und abgesaugt wird.
• Die F i g. 2, eine perspektivische Darstellung eines sektorförmigenAusschnitts aus der Innenwand 16 und der Außenwand 15 mit einem Teil des Ständerblechpakets des Generators 11, zeigt deutlicher den Verlauf der voneinander getrennten Kühlluftströme für Motor 10 und Generator 11. Die Trennwände 28 bilden Kanäle für die Kühlluftströme für Motor 10 und Generator 11.. Jeder dieser in axialer Richtung verlaufenden Kanäle hat unten ein Fenster 21. In wechselnder Folge führen die Kanäle die Kühlluft für Motor 10 und Generator 11. Über den ganzen Umfang verläuft zwischen der Außenwand 15 und der Innenwand 16 die Ringrippe 29, die in den zur Führung der Kühlluft für den Motor 10 dienenden axialen Kanälen 30 Öffnungen 31 enthält, die als Drosselstellen wirken, deren Querschnitte zur Einstellung der den Motor beaufschlagenden Kühlluftmengen veränderbar sind. In den der Kühlluftführung für den Generator 11. dienenden axialen Kanälen 32 ist die Ringrippe 29 geschlossen, wie auch die F i g. 1 zeigt. Die Kühlluft für den Generator 11 gelangt durch die Fenster 21 und 22 in den Generatorraum und wird, nachdem sie den Generator durchströmt und gekühlt hat, von der Blende 24 wieder durch die Fenster 25 in die Kanäle 32 umgelenkt, von wo sie durch die Drosselstellen 26 in der Ringrippe 33 abströmt. Die in der F i g. 2 nicht mehr dargestellte Ringrippe 33 schließt andererseits die Kanäle 30 nach oben ab und lenkt die Kühlluftströme für den Motor 10 durch die Fenster 34 in der Innenwand 16 in den Motorraum um, wo sie die elektrisch und magnetisch aktiven Teile des Motors 10 kühlen und schließlich durch Öffnun-5 gen 35 im Lagerschild 27 vom Lüfter 20 abgesaugt werden.
• An Stelle der Trennwände 28 kann auch eine konzentrische Trennwand vorgesehen sein, die dann mit der Außenwand 15 und der Innenwand 16 zwei in lo axialer Richtung verlaufende konzentrische ringförmige Kanäle für die Kühlluftführung bilden würde. Die Erfindung ist nicht an einen zwei Maschinen enthaltenden Maschinensatz gebunden. Sie läßt sich ebenso bei mehr als zwei Maschinen anwenden.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Durchzugsluftkühlung eines eigenbelüfteten Maschinensatzes, der mindestens zwei elektrische Maschinen enthält und bei dem die von einem am Ende des Maschinensatzes angeordneten Lüfter geförderte Kühlluft in eine der Maschinenzahl des Maschinensatzes gleiche Anzahl paralleler Kühlströme aufgeteilt wird, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die parallelen Luftströme über Kreuz geführt werden, derart, daß der die erste Maschine kühlende Luftstrom nach Durchströmen der Maschine durch einen Doppelmantel der zweiten Maschine abgeführt wird, während der die zweite Maschine kühlende Luftstrom durch einen Doppelmantel der ersten Maschine zugeführt wird, so daß beide Maschinen unabhängig voneinander mit frischer Kühlluft versorgt werden.
2. 2. Luftkühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftmengen für die einzelnen Maschinen unabhängig voneinander einstellbar sind.
3. 3. Luftkühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Doppelmantel der Maschinen axiale Trennwände angeordnet sind, die Kanäle für die Kühlluftströme bilden.
4. 4. Luftkühlung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftströme innerhalb des mehrwandigen Gehäuses von Blenden und zwischen den Gehäusewandungen von Ringrippen in radialer Richtung durch Fenster in der Innenwandung umgeleitet werden.
5. 5. Luftkühlung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringrippen in den zur Durchleitung der Kühlluftströme dienenden Kanälen Drosselstellen für die Einstellung der Kühlluftmengen enthalten.
6. 6. Luftkühlung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter an einem Ende des Maschinensatzes angeordnet ist, und daß die gesamte Kühlluft am anderen Ende eintritt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 971497; USA.-Patentschriften Nr. 2179 561, 2 454120, 261,5938.