DE1253807B - Einrichtung zur Oberflaechenkuehlung von umlaufenden Maschinen, insbesondere Elektromotoren und Generatoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Oberflächenkühlung im von umlaufenden Maschinen, insbesondere Elektromotoren und Generatoren Im Hauptpatent ist eine Einrichtung zur Oberflächenkühlung umlaufender Maschinen, insbesondere Elektromotoren und Generatoren, mit Hilfe von aus Potential- und Rotationsströmung bestehenden Drehströmungen der Kühlluft über einen festen. rauhen Grund geschützt. Dabei sind das Gehäuse, insbesondere die beiden Lagerschilde durchdringende Körper hoher Wärmeleitfähigkeit vorhanden und diese an ihrer Innenseite mit Profilen oder Rippen mit Oberflächenrauhigkeit ausgebildet. Ferner wird die Außenluft von einem Außenlüfter durch eine ringförmige Düse auf das Maschinengehäuse geblasen. Zur Verbesserung der Gehäusekühlung sind die auf der Anströmseite der Außenkühlluft im Lagerschild angeordneten Durchdringungskörper durch Material guter Leitfähigkeit, z. B. in Form eines das Gehäuse wärmeleitend umschließenden, etwa durch Plattieren aufgebrachten Mantels, oder in Form von zwischen den Längskühlrippen angeordneten Stegen mit den auf der Kühlluftabströmseite angeordneten Durchdringungskörpern verbunden. Außerdem sind in der Längsausdehnung des Maschinengehäuses mehrere voneinander getrennte, das Maschinengehäuse umgebende und die Kühlluft wiederholt auf den Gehäuserücken blasende Düsenringe mit in Strömungsrichtung abnehmendem Durchmesser vorhanden. Des weiteren sind die Durchdringungskörper als auch das die Durchdringungskörper verbindende Material guter Wärmeleitfähigkeit mit die Kühlluftströmung nicht wesentlich behindernden Rippen quer zur Richtung des Kühlluftstromes und ferner eine die Kühlluftabströmseite des Maschinengehäuses umschließende Strömungshaube mit Leitschaufeln versehen.
• Im ersten,Zusatzpatent 1235 412 ist eine Einrichtung zur Oberflächenkühlung geschützt, bei der die Düsenringe Tragflügelprofil mit konstanter Unterseite aufweisen.
• Es hat sich jedoch gezeigt, daß mit den üblichen Düsenringen bei geringeren Strömungsgeschwindigkeiten die Kühlluft nicht mehr in ausreichender Menge unter den Düsenringen hindurchströmt, so daß die Kühlwirkung stark zurückgeht. Um aber zu erreichen, daß auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten eine ausreichende Kühlung des Außenmantels erreicht wird, sind erfindungsgemäß die Düsenringe in zwei Abschnitte mit parallel zur Maschinenlängsachse kreisbogenförmigem Querschnitt konstanter Ringdicke unterteilt, von denen der erste Ab- schnitt eine nach innen gerichtete Krümmung und einen größeren Krümmungshalbmesser als der zweite, nach außen gekrümmte Abschnitt aufweist. Dabei sind die Düsenringe so angeordnet, daß die Anströmfläche parallel zur Maschinenachse verläuft.
• Diese Verbesserung der Kühlwirkung wird durch eine stärkere Wirbelbildung unter den Düsenringen bewirkt, denn in der turbulenten Strömung übersteigt der Wärmeaustausch infolge der turbulenten Mischbewegung wesentlich den Wärmeaustausch durch Wärmeleitung und Reibung. Die mit unterschiedlicher Ausdehnung und Geschwindigkeit rotierenden Wirbel verändern dabei laufend ihre Lage und führen somit Wärmeinhalt und Impuls ihres Entstehungsortes weiter in Hauptrichtung der Strömung.
• An Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels wird das wesentliche Merkmal der Erfindung dargestellt.
• . F i g. 1 zeigt noch einmal eine elektrische Maschine nach dem Hauptpatent mit einem Rotor 1 und einem Stator 2 mit Wickelköpfen 3 und dem Motorgehäuse 4, das mit dem Lagerschild 5 verbunden ist. In dem Lagerschild 5 sind in Durchbrechungen 6 Durchdringungskörper 7 angeordnet. Der Durchdringungskörper 7 ist mit einem auf dem Gehäuse 4 z. B. durch Plattieren aufgebrachten Mantel 19 aus gut wärmeleitendem Material über Flansche 16 verbunden und zur Erzielung eines besseren Wärmeüberganges durch Aufreißen der Grenzschicht gerippt. Zur Führung des von dem Lüfterlaufrad 8 erzeugten und von der Haube 9 umgelenkten Kühlstromes sind Rinadüsen 11 vor-esehen, die den sich in Strömungsrichtung verbreiternden Kühlstrom auffangen und auf den Mantel 19 drücken. Eine am Ende des Motors angebrachte Strömungshaube 12 Ienkt den Kühlstrom radial nach innen um.
• An der Abströmseite des Motors sind in gleicher Weise wie an der Anströmseite weitere Durchdringungskörper 13 vorgesehen und mit dem Mantel 19 wärmeleitend über Flansche 16 verbunden. In der Strömungshaube 12 sind Leitschaufeln 14 angeord-C tD net, die dem Kühlstrom eine Anfangskomponente aufdrücken. Ferner ist auf dem abströmseitigen Wellenende eine Scheibe 15 mit in radialer Richtung an-Profilen zur Erzeugung radialer Corioliskräfte vorgesehen.
• In F i g. 2 ist die Ausbildung des Düsenringes nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in F i g. 1 sind über dem Motorgehäuse 4 zwischen -nicht dar-Cestellten Kühlrippen jeweils Teile des Düsenringes 11, jedoch mit abschnittsweise kreisbogenförmigem Querschnitt, anaeordnet. Dieser Düsenrin- 11 setzt sieh aus don zwei Abschnitten 20 und 21 zusammen, wobei zunächst der Abschnitt 20 mit parallel zur Maschinenlänosachse kreisboaenförmigern Querschnitt nach innen und der apschließende Abschnitt 21 nach außen gewölbt ist.
• Durch diese Form des Düsenringes wird erreicht, daß auch bei aeringen Strömungsgeschwindigkeiten C C C der Kühlluft die aesamte Luft unter dem Düsenring aehalten und jeweils wieder erneut gegen den Außenmantel der Maschine geführt wird. Im Gegensatz zu der Ausführungsforrn nach dem Hauptpatent tritt diese Wirkung. auch bis zu den geringsten Strö-C mungsgeschwindigkeiten hinab, auf. Es hat sich sogar t, daß am Austritt des Düsenringes eine größere ..,ezei Luftrnenge -' ausströmt, als vom Lüfterrad angesaugt worden ist. Das bedeutet, daß diese Düsenringe zusätzlich als Injektor wirken und Luft von außen ansaugen.
• Die sich unter dem Düsenring ausbildenden Wirbel 22 legen sich dabei dicht über die Oberfläche 19 des Masc hinenmantels. Die Teilchen dieses Wirbels nehmen bei Annäherung an die Gehäuseoberfläche 19 Wärme auf und geben diese dann entweder an den Düsenritig 11 ab oder führen ihn mit der abströmen-C den Luft ab. Außerdem treten durch den zweiten, nach außen gekrümmten Abschnitt des Düsenringes keine Ablösewirbel am Ende des Düsenringes mehr auf, sondern die Wirbelbildung ist ganz unter den Düsenring gezogen.
• Um die Strömung noch besser zu führen, ist an der Anströmkante des Düsenringes ein Ring 23 angeordnet. der wie ein Turbulenzdraht wirkt. Dadurch ist es möglich, die unter dem Düsenring entstehenden Wirbel etwas auseinanderzuziehen, so daß die Kühlwirkung noch zusätzlich verstärkt wird. Diese Form der Düsenringe hat besondere Bedeutung für langgestreckte Motoren, da hierbei die Küh-Jung am Außenmantel zum Ende der Maschine hin stark abnimmt. Die Düsenringe bewirken aber, daß über die gesamte Länge der Maschine eine gleichmäßigere und ausreichende Kühlung gewährleistet ist so daß zusätzlich eine Leistungssteigerung und bessere Ausnutzung der Maschine möglich ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Oberflächenkühlung umlaufender Maschinen, insbesondere Elektromotoren und Generatoren, mit Hilfe von aus Potential- und Rotationsströmungen bestehenden Drehströmungen der Kühlluft über einen festen, rauhen Grund, bei denen das Gehäuse, insbesondere die beiden Lagerschilde durchdringende Körper hoher Wärmeleitfähigkeit vorhanden und diese an ihrer Innenseite mit Profilen oder Rippen mit Oberflächenrauhigkeit ausgebildet sind, bei denen ferner die Außenkühlluft von einem Außenlüfter durch eine ringförmige Düse auf das Maschinengehäuse geblasen wird und zur Verbesserung der Gehäusekühlung die auf der Anströmseite der Außenkühlluft im Lagerschild angeordneten Durchdringungskörper durch Material guter Wärmeleitfähigkeit, z. B. in Form eines das Gehäuse wärmeleitend umschließenden, etwa durch Platiieren aufgebrachten Mantels oder in Form von zwischen den Längskühlrippen angeordneten Stegen, mit den auf der Kühlluftabströmseite angeordneten Durchdringungskörpern verbunden und mehrere in der Längsausdehnung des Maschinengehäuses voneinander getrennte, dieses umgebende, die Kühlluft wiederholt auf den Gehäuserücken blasende Düsenringe mit in Ströinungsrichtung abnehmendem Durchmesser vorhanden sind und bei der sowohl die Durchdringungskörper als auch das die Durchdringungskörper verbindende Material guter Wärmeleitfähigkeit mit die Kühlluftströmung nicht wesentlich behindernden Rippen quer zur Richtung des Kühlluftstromes und ferner eine die Kühlluftabströmseite des Maschinengehäuses umschließende Strömungshaube mit Leitschaufeln versehen sind, nach Patent 1 128 023, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Düsenringe (11) in zwei Abschnitte mit parallel zur Maschinenlängsachse kreisbogenförmigem Querschnitt konstanter Ringdicke unterteilt sind, von denen der erste Abschnitt (20) eine nach innen gerichtete Krümmung und einen größeren Krümmungshalbmesser als der zweite, nach außen gekrümmte Abschnitt (21) aufweist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenringe (11) an ihrer vorderen Kante Turbulenzringe (23) aufweisen.