Direkt luftgekühlter Schleifring für eine elektrische Maschine, insbesondere
einen Turbogenerator Die Erfindung bezieht sich auf einen direkt luftgekühlten Schleifring
für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Turbogenerator, mit Kühlkanälen,
deren Austrittsöffnungen auf größerem Radius als die Eintrittsöffnungen liegen und
denen ein Lüfter, insbesondere Radiallüfter, zur Förderung der Kühlluft nachgeschaltet
ist. Bei dem bekannten Schleifting dieser Art mit dem nachgeschalteten Lüfter verlaufen
die Austrittsenden der Kühlkanäle im Schleifringlängsschnitt radial und im Schleifringquerschnitt
radial oder schräg; über eine Abstimmung der Kühlkanäle auf den Lüfter im Hinblick
auf die Strömungsverhältnisse ist nichts bekannt. Die bei dieser Bauart erzielbare
Kühlung ist für große und größte Stromstärken nicht stark genug. Aufgabe der Erfindung
ist, die Schleifringkühlung zu verstärken.Direct air-cooled slip ring for an electrical machine, in particular
a turbo generator The invention relates to a directly air-cooled slip ring
for an electrical machine, in particular a turbo generator, with cooling channels,
whose outlet openings are on a larger radius than the inlet openings and
which is followed by a fan, in particular a radial fan, to convey the cooling air
is. In the known grinding of this type with the downstream fan run
the outlet ends of the cooling channels in the longitudinal section of the slip ring radial and in the cross section of the slip ring
radial or oblique; via a coordination of the cooling channels on the fan with regard to
nothing is known about the flow conditions. The achievable with this type of construction
Cooling is not strong enough for large and large currents. Object of the invention
is to strengthen the slip ring cooling.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß die Austrittsenden der Kühlkanäle derart ausgerichtet sind, daß die austretende
Kühlluft gegen die zwischen den Eintrittskanten der Schaufeln des Lüfters liegenden
Lüftereintrittsöffnungen bläst.To solve this problem it is proposed according to the invention,
that the exit ends of the cooling channels are aligned such that the exiting
Cooling air against the lying between the leading edges of the blades of the fan
Blows fan inlet openings.
Mit diesem einfachen Mittel werden folgende Vorteile erzielt: Es wird
ein besonders günstiger übertritt der Kühlluft aus den Kühlkanälen in den Lüfter
erreicht, und zwar, weil bei diesem übertritt nur sehr geringe Stoß- und Umlenkverluste
auftreten. Die aus den Kühlkanälen austretende Kühlluft strömt auf geradem Weg in
die saugseitige Unterdruckzone des Lüfters, so daß das Druckgefälle, das durch den
genannten Radienunterschied hervorgerufen wird, nicht nur voll ausgenutzt, sondern
außerdem noch erheblich verstärkt wird. Es sind die Geschwindigkeit und die Menge
der durch die Kühlkanäle strömenden Kühlluft größer, wodurch mehr Wärme aus dem
Schleifring in die Kühlluft übertritt. Die Fördermenge des Lüfters ist größer. Die
Erfindung ergibt gegenüber der genannten bekannten Bauart eine stärkere Kühlwirkung
und somit die Möglichkeit der übertragung größerer Ströme bzw. Erregerströme. Die
Erfindung ermöglicht, die Temperatur in den Schleifringen auch bei hohen Erregerströmen
gering und damit die Schleifring- und Bürstenabnutzung klein zu halten, ferner die
einzelnen Schleifringe und damit den gesamten Generator sehr kurz zu bauen.' Da
die Schleifringe bei großen Generatoren außerhalb der Lager auf einem überhängenden
Wellenende angeordnet werden müssen, kommt einer kurzen Baulänge größte Bedeutung
zu. Lange Schleifringteile machen es nämlich notwendig, das überhängende Wellenende
durch ein zusätzliches Lager zu stützen, da sonst die auftretenden Schwingungen
nicht mehr beherrscht werden können. Alle genannten Vorteile treten verstärkt auf,
wenn die Austrittsenden der Kühlkanäle im Schleifringlängsschnitt schräg zur Schleifringlängsachse
auslaufen, denn dadurch ist im Vergleich zu einem radialen Auslaufen der Umlenkverlust
bei den Kühlkanälen kleiner, und außerdem treffen dadurch der. die7 Austrittsenden
der Kühlkanäle verlassende Kühlluftstrom und ein ebenfalls von dem Lüfter erzeugter,
aber von der Schleiftingumfangsfläche kommender Kühlluftstrom zwischen diesen Austrittsenden
und den Lüftereintrittsöffnungen so zusammen, daß keine besonderen Wirbel
und Strömungsverluste entstehen.With this simple means, the following advantages are achieved: The cooling air from the cooling ducts into the fan is particularly favorably passed, because only very little shock and deflection losses occur with this passage. The cooling air emerging from the cooling ducts flows in a straight line into the suction-side negative pressure zone of the fan, so that the pressure gradient caused by the aforementioned difference in radii is not only fully utilized, but also considerably increased. The speed and the amount of cooling air flowing through the cooling channels are greater, which means that more heat is transferred from the slip ring into the cooling air. The flow rate of the fan is greater. Compared to the known design mentioned, the invention results in a stronger cooling effect and thus the possibility of transmitting larger currents or excitation currents. The invention makes it possible to keep the temperature in the slip rings low, even with high excitation currents, and thus to keep slip ring and brush wear low, and also to make the individual slip rings and thus the entire generator very short. ' Since the slip rings of large generators have to be arranged outside the bearings on an overhanging shaft end, a short overall length is of great importance. Long slip ring parts make it necessary to support the overhanging shaft end with an additional bearing, otherwise the vibrations that occur can no longer be controlled. All of the advantages mentioned occur more intensely when the outlet ends of the cooling channels run out in the longitudinal section of the slip ring at an angle to the longitudinal axis of the slip ring. the 7 outlet ends of the cooling channels and a cooling air flow, which is also generated by the fan but coming from the peripheral surface of the grinding ring, are combined between these outlet ends and the fan inlet openings in such a way that no particular eddies and flow losses arise.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem
Schleifring- und Lüfterlängsschnitt dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is in one
Slip ring and fan longitudinal section shown.
Zwischen zwei Schleifringen 1, auf denen Bürsten 2 gleiten,
ist ein doppelflutiger SchleifringradiaRüfter 3
angeordnet der Kühlluft von
den Stimseiten der Schleifringe 1 her über die Schleifringumfangsflächen
und durch Kühlkanäle 4 saugt und in einen Abluftraum 5, der von einem Gehäuse
6 gebildet wird, fördert. Die Bürsten 2 sind an einem Bürstenträger
7 angeordnet der am Gehäuse 6 befestigt und von diesem durch eine
Isolationsschicht 8 getrennt ist. Die Austrittsöffnungen 14 der Kühlkanäle
4 liegen auf größerem Radius als deren Eintrittsöffnungen 12 und sind derart ausgerichtet,
daß die austretende Kühlluft gegen die zwischen den Eintrittskanten 10 der
Schaufeln 11 des Lüfters 3 Regenden Lüftereintrittsöffnungen bläst,
wie durch die Pfeile 13 angedeutet ist. Die Austrittsenden 9 laufen
schräg zur Schleifringlängsachse aus, wodurch ein weiches Zusammentreffen eines
durch Pfeile 15 angedeuteten, die Schleifringumfangsfläche, die Bürsten 2
und Bürstenaufnahmen bestreichenden Kühlluftstroms und des durch die
Pfeile
13 angedeuteten KühRuftstroms erfolgt und außerdem der Umlenkwiderstand an
der Stelle 16
relativ gering ist.Between two slip rings 1, on which brushes 2 slide, a double- flow slip ring radius fan 3 is arranged, which sucks cooling air from the front sides of slip rings 1 over the slip ring circumferential surfaces and through cooling channels 4 and conveys it into an exhaust air space 5, which is formed by a housing 6 . The brushes 2 are arranged on a brush holder 7 which is fastened to the housing 6 and separated therefrom by an insulation layer 8. The outlet openings 14 of the cooling ducts 4 are on a larger radius than their inlet openings 12 and are oriented in such a way that the exiting cooling air blows against the fan inlet openings flowing between the inlet edges 10 of the blades 11 of the fan 3 , as indicated by the arrows 13 . The outlet ends 9 run out at an angle to the longitudinal axis of the slip ring, whereby a soft coincidence of the cooling air flow indicated by arrows 15 , the slip ring circumferential surface, the brushes 2 and brush holders and the cooling air flow indicated by the arrows 13 takes place, and the deflection resistance at point 16 is relatively low.