DE1178505B - Anordnung zur Erzeugung eines Vakuums oder Unterdruckes sowie zur Vermeidung von Ver-schmutzungen im Gehaeuse einer mit Fluessigkeits-kuehlung im Rotor und Stator ausgeruesteten elektrischen Maschine - Google Patents

Description

• Anordnung zur Erzeugung eines Vakuums oder Unterdruckes sowie zur Vermeidung von Verschmutzungen irn Gehäuse einer mit Flüssigkeitskühlung im Rotor und Stator ausgerüsteten elektrischen Maschine Die konsequente Durchführung der Flüssigkeitskühlung im Stator und Rotor großer elektrischer Maschinen ermöglicht den Verzicht auf -die bisher gebräuchliche Wasserstoffkühlung. Damit entfällt der gesamte Versorgungs- und überwachungsaufwand der Wasserstoffversorgung. Würde man nun aber die Maschine einfach in Atmosphärenluft laufen lassen, so würden erhebliche Ventilations- und Luftreibungsverluste anfallen. Nun könnte es naheliegen, das gesamte Maschinengehäuse soweit wie, möglich zu evakuieren, um diese Verluste möglichst völlig auszuschalten. Ein solches Verfahren ist aber nicht durchführbar, da trotz der Wasserkühlung in allen elektrisch aktiven Teilen der Maschine in den übrigen Teilen durch Streufelder verursachte nicht unbeträchtliche Wärmemengen anfallen, die bei einigermaßen vernünftigem Aufwand mit der Wasserkühlung allein nicht abzuführen sind. Es muß also noch immer eine gewisse Luftzirkulation innerhalb der Maschine aufrechterhalten werden, um diese Restwärme in genügendem Maße abzuführen. Der Druck innerhalb des Maschinengehäuses kann also nur so weit abgesenkt werden, daß die innerhalb der Maschine zirkulierende Restluftmenge noch ausreicht, die an den Eisenteilen der Mäschine anfallenden Wärmemengen abzuführen, wobei andererseits die durch die Verringerung der Luftreibung eingesparten Reibungsverluste bzw. der Wirkungsgradgewinn den zusätzlichen Aufwand zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des Unterdruckes in der Maschine rechtfertigen sollten. Die Lage eines solchen optimalen Betriebspunktes hängt sehr wesentlich von der Größe der durch die Restluft abzuführenden Eisenwärme ab. Er kann in jedem Einzelfall durch Rechnung und Versuch besonders ermittelt werden. Weitere Einflußgrößen für die Höhe des Vakuums in der Maschine sind die Höhe der Spannung an den stromführenden Teilen sowie die Güte der verwendeten Isolierstoffe.
• Die Verwendung von Luft als Kühlmittel für die Abfuhr der an den Eisenteilen auftretenden Wärme erfordert besondere Maßnahmen zur Verhinderung von Verstaubungen und anderen Verschmutzungen im Inneren der Maschine, die sonst eine nicht zu unterschätzende Störungsquelle darstellen würden.
• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Vakuums oder Unterdruckes sowie zur Vermeidung von Verschmutzungen im Gehäuse einer mit Flüssigkeitskühlung im Rotor und Stator ausgerüsteten elektrischen Maschine und ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Wellendurchführungen Absaugkammern vorgesehen sind. die vom Gehäuseinnenraum und der äußeren Atmosphäre durch Kammringe getrennt sind und mit einer Luftsaugpumpe bzw. Vakuumpumpe in Verbindung stehen, während das luftdichte Gehäuse über definierte Ansaugöffnungen, in denen Filter angeordnet sind, mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht.
• In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
• F i g. 1 zeigt schematisch die prinzipielle Anordnung gemäß der Erfindung; die F i g. 2 und 3 zeigen in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung bei Stehlagermaschinen; F i g. 4 zeigt die Erfindung in schematischer Darstellung bei Schildlagermaschinen; in F i g. 5 ist eine besondere Ausführungsform der Erfindung dargestellt; F i g. 6 zeigt das Ausführungsbeispiel der F i g. 5 in vergrößerter Darstellung.
• F i g. 1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine, bestehend aus einem Rotor 1 und einem Gehäuse 3. Die Stirnseite 2 des Gehäuses 3 wird durch die Rotorwelle 4 durchbrochen, die durch eine Absaugkammer 5 gemäß der Erfindung, geführt wird. Diese Absaugkammer 5 ist gegenüber dem Gehäuseinnenraum durch eine Kammringdichtung 6 und gegenüber der äußeren Atmosphäre durch eine weitere Kammringdichtung 7 abgedichtet. Das Gehäuse 3 ist mit einer definierten Luftansaugöffnung 8 versehen, vor der Filter 9 und ein Drosselventil 10 angeordnet sind. Das Drosselventil 10 wird dürch einen Regler 11 beispielsweise in Abhängigkeit vom Druck innerhalb des Maschinengehäuses verstellt. Eine Vakuumpumpe 12 fördert Luft aus der Absaugkammer 5, die durch die Kammrifigdichtungen 7 und 6 nur in beschränktem Maße nachströmen kann. Durch die Bemessung der Luftwiderstände in der Kammringdichtung 6 sowie in dem Drosselventil 10, das durch den Regler 11 betätigt wird., kann, eine dauernde geringe Sperrströmung aus dem M alschi hengehäuse in die Absaugkammer gewährleistet werden, wie es die Pfeile in F i g. 1 andeuten. Auf diese Weise wird die ständige Zufuhr gefilterter unäl'e',ni'ist##jubter Frischluft unter Beibehaltung eines beliebig einstellbaren Unterdruckes sichergestellt. Der Regler 11 sorgt auch für die Konstanthaltung des Druckes im Generatorinnenraum bei plötzlich veränderten Betriebszuständen (z. B. Teillast), wodurch sonst im Generatorinnenraum Druckschwankungen eintreten würden. Bei Laständerungen des Generators verändern sich auch die Verluste im Generator, d. h., je nach Belastung des Generators fällt mehr oder weniger Verlustwärme an, die den Generatorinnenraum verschieden stark erwärmt. Dadurch wird auch die Kühlluft im Generator verschieden stark erwärmt, so daß es zu Expansionen der Kühlluft bei starker Erwärmung und Kontraktionen bei starker Abkühlung kommen kann, die zu Druckschwankungen im Generatorinnenraum führen. Ein plötzlicher Druckabfall im Generator könnte aber die Sperrströmung durch die Kammringdichtung 6 vorübergehend aufheben, oder es könnte sogar zu einem Rücksaugen der Luft aus der Absaugkammer 5 in den Generatorinnenraum kommen. Das Rücksaugen, das wieder zu einer Verschmutzung des Generators führen könnte, wird durch den Regler 11 mit Sicherheit vermieden.
• Der Regler 11 wird zweckmäßig so eingestellt, daß über die Filter 9 nur so viel Luft in den Generatorinnenraum einströmt, wie zur Aufrechterhaltung einer wirksamen Sperrströmung notwendig ist.,Um die Filter zu entlasten, ist die einströmende Luftmenge möglichst klein zu halten.
• F i 2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung nach F i ' g. 1. bei einer Stehlagermaschine. Die Welle 4 der Maschine ist hierbei -auf ein Stehlager 13 gelagert, dessen Lagerraum durch Kammringe 14 und 15 von der äußeren Atmosphäre getrennt ist.
• F i g. 3 entspricht im wesentlichen F i g. 2. Hier ist ledi lich die Absatiokammer 5 mit den dazugehöri-g t# Z, ,gen Kammringdichtungen 6 und 7 über einen eiastiscben Rine 16 mit der Stirnseite 2 des NIaschinengehäuses 3 verbunden, so- daß leichte Fluchtungsei -keiten der Wellendurchführungen an den Ma-C, naui, schinenstirnseiten keinen Einfluß auf die Genauigkeit des Spitzenspiels der Kammringdichtwigen haben. F i g. 4 zeigt die erfindungsgemäße #lUordnung an Schildlaglermaschinen. Der Lagerrat.iin 17 des Schildlagers 19 an der Stirnseite 2 des Maschinengchäus.es 3 ist hierbei der Gehäuseabdichtumi gemäß der Erfindunly unmittelbar benachbart. Uni ein Eindrinaeil von ölnehel aus dem Lagerraum 17 in die !3#bsatigkammer 5 zu vermeiden, ist zwischen d2r Kammringdichtun- 7 und dem Lagerraum 17 eine Pufferkammer 20 vor-esehen, die von dem Lagerraum 17 durch eine weitere Kammringdichtung 18 getrennt ist. Eine zusätzliche Absaugung aus dem Lagerraum 17 bewirkt eine durch die Kammringdichtung 18 in den Lagerraum gerichtete stetige Frischluftström'ung und veihindert mit Sicherheit ein übergreifen von Ölnebeln in die Absaugkammer 5. Die Frischluftströmung tritt dabei durch die öffnung 21 aus der Atmosphäre in die Pufferkammer 20 ein, teilt sich. dort und strömt durch die Kammringe 7 und 18 in Richtung auf die Ansaugkammer 5 bzw. auf den Lagerraum 17#zü. ' F i g. 5 zeigt eine besondere Ausführung der Erfindung, die sich von der in F i g. 1 und den folgenden dargestellten dadurch unterscheidet, daß die über Regler und Filter in das Gehäuse eintretende Sperrluft unmittelbar vor der den Gehäuseinnenraum und die Absaugkammer 5 trennenden Kammringdichtung 6 eingeführt wird.
• F i g. 6 zeigt die Ausführung gemäß der F i g. 5 in vergrößerter Darstellung. Die Frischluft wird hierbei über den Kanal 8 unmittelbar vor der Kammringdichtung 6 in den Gehäuseinnenraum bzw. in einen zwischen Gehäuseinnenraum und Kammringdichtung 6 angeordneten Ringkanal 23 eingespeist, so daß der ständig durch den Ringkanal 23 und die Dichtung 6 strömende Luftstrom einen Luftschleier zwischen der Absaugkammer 5 und dem Gehäuseinnenraum bildet. Durch diese Maßnahme wird auch dann eine Verschmutzung des Generatorinnenraumes vermieden, wenn die Filter nicht mehr vollwertig arbeiten.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Vakuums oder Unterdruckes sowie zur Verineidung von Verschmutzungen im Gehäuse einer mit Flüssigkeitskühlung im Rotor und Stator ausgerüsteten elektrischen Maschine, insbesondere Turbogenerator, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wellendurchführungen Absaugkammern vorgesehen sind, die vom Gehäuseinnenraum und der äußeren Atmosphäre durch Kammringe getrennt sind und mit einer Luftsaugpumpe bzw. Vakuumpumpe in Verbindung stehen, während das luftdichte Gehäuse über definierte Ansaugöffnungen, in denen Filter angeordnet sind, mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Ansaugöffnung und Filter in das Gehäuse einströmende Frischluft in, Abhängigkeit vom Gehäuseunterdruck oder den Kennlinien der Luftsaugpumpe geregelt wird. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bemessung der Luftwiderstände und/ode r der Auslegung der Regelung eine dauernde geringe Sperrströmung aus dem Maschinengehäuse in die Absaugkammer gewährleistet ist. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerraum der Welle von der Gehäuseabdichtung durch eine weitere Kammringdichtung getrennt ist und ebenfalls eine eigene Absaugkammer enthält. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die über Regler und Filter in das Gehäuseinnere eintretende Sperrluft unmittelbar vordern'den GehäuseinnenTaum und die Absaugkammer trennenden Kammring eingespeist wird.