DE1288187B

DE1288187B - Through-ventilated electrical commutator machine, especially a self-ventilating rail motor

Info

Publication number: DE1288187B
Application number: DE1966S0106705
Authority: DE
Inventors: Burmester; Dipl-Ing Juergen; Liebe; Dr Wolfgang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-10-26
Filing date: 1966-10-26
Publication date: 1969-01-30
Also published as: CH462309A

Description

Bei durchzugsbelüfteten elektrischen Kommutatormaschinen und insbesondere bei selbstlüftenden Bahnmotoren wird im allgemeinen auf der Antriebsseite ein Radialrad als Sauglüfter angeordnet, das die Luft durch das Maschineninnere zieht. Dabei kommt die Förderwirkung des Radialrades voll zur Geltung. Außerdem wird dem thermisch hochbelasteten Kommutator bei dieser Anordnung stets frische Kühlluft zugeführt. Saugbelüftung hat aber den Nachteil, daß im Maschinengehäuse Unterdruck entsteht, so daß durch unvermeidliche Undichtigkeiten Staub und Wasser ins Maschineninnere eindringen können.With through-ventilated electrical commutator machines and in particular In the case of self-ventilating rail motors, a radial wheel is generally used on the drive side arranged as a suction fan that pulls the air through the inside of the machine. Here comes the conveying effect of the radial impeller comes into its own. In addition, it is thermal With this arrangement, fresh cooling air is always supplied to the highly loaded commutator. However, suction ventilation has the disadvantage that negative pressure is created in the machine housing, so that through inevitable leaks dust and water get into the interior of the machine can penetrate.

Außerdem besteht bei durchzugsbelüfteten Maschinen die Aufgabe, die Kühlluft vor dem Eintritt in die Maschine zu säubern, was insbesondere bei Verkehrsmotoren große Schwierigkeiten bereitet, wenn diese unter dem Wagenkasten, also räumlich beengt, in sehr staubiger und von Spritzwasser durchsetzter Umgebung laufen müssen. Aus stationären Entstaubungsanlagen ist es bereits bekannt, die Zentrifugal- und Cariolisbeschleunigung zur Abscheidung des Staubes auszunutzen. Zu diesem Zweck ist ein Lüfterrad an den Lüfterflügeln mit rinnenförmigen Staubtaschen ausgerüstet, die in eine feststehende, ringförmige Staubkammer ragen. Die rinnenförmigen Taschen fangen den abgeschiedenen Staub auf und führen ihn in die Staubkammer, aus der er entfernt werden kann.In addition, there is the task of through-ventilated machines that To clean cooling air before entering the machine, which is especially important with traffic engines causes great difficulties if this is under the car body, so spatially cramped, very dusty and splashed-water environments. From stationary dust collectors it is already known to use the centrifugal and To use Cariolis acceleration to separate the dust. To this end a fan wheel on the fan blades is equipped with channel-shaped dust pockets, which protrude into a fixed, annular dust chamber. The gutter-shaped pockets catch the separated dust and lead it into the dust chamber, from which it can be removed.

Es ist ferner bei einer elektrischen Maschine mit Durchzugsbelüftung, bei der die Kühlluft mittels eines Radiallüfters in das Maschineninnere gesaugt wird, bereits bekannt, vor den Lufteintrittsöffnungen auf der dem Lüfter entgegengesetzten Stirnseite der Maschine ein Schleuderrad anzuordnen, durch welches mit der Kühlluft angesaugte Fremdkörper abgeschieden werden, so daß sie gar nicht erst in das Innere der Maschine gelangen können. Durch dieses vor der Maschine angeordnete Schleuderrad wird die Baulänge der Maschine wesentlich verlängert. Außerdem besteht nach wie vor der Nachteil, daß infolge der Sauglüftung in der Maschine Unterdruck herrscht.It is also important for an electrical machine with through ventilation, in which the cooling air is sucked into the interior of the machine by means of a radial fan is, already known, in front of the air inlet openings on the opposite of the fan Front side of the machine to arrange a centrifugal wheel, through which with the cooling air sucked-in foreign bodies are separated so that they do not even get into the interior the machine. By this impeller arranged in front of the machine the length of the machine is significantly increased. In addition, there is still before the disadvantage that there is negative pressure in the machine as a result of the suction ventilation.

Es wäre daher vorteilhaft, statt dessen Druckbelüftung vorzusehen, um durch den in der Maschine herrschenden Überdruck das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern. Bei Druckbelüftung mit einem Radialrad auf der Welle ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, daß die Luft hinter dem Lüfterrad nach der Maschinenmitte hin umgelenkt werden muß, um die heißen Teile, wie z. B. den Kommutator, zu erreichen. Diese Umlenkung kostet aber Druckenergie, und die geförderte Kühlluftmenge wird dadurch stark herabgesetzt.It would therefore be advantageous to provide pressure ventilation instead, in order to prevent foreign bodies from penetrating the machine due to the overpressure to prevent. Pressure ventilation with a radial wheel on the shaft results however, the difficulty that the air behind the fan wheel to the center of the machine must be deflected towards the hot parts, such. B. the commutator to achieve. However, this deflection costs pressure energy, and the amount of cooling air conveyed is thereby greatly reduced.

Durch die Erfindung soll eine möglichst raumsparende und wirkungsvolle Durchzugsbelüftung einer elektrischen Kommutatormaschine mit Hilfe eines im Innern des Maschinengehäuses angeordneten Radiallüftern erzielt werden, die gleichzeitig zur Abscheidung von Fremdkörpern ausgenutzt werden kann. Gemäß der Erfindung ist der Radiallüfter auf der Kommutatorseite der Maschine hinter Lufteintrittsöffnungen an der Stirnseite des Maschinengehäuses angeordnet und trägt an seinen Flügeln am äußeren Ende rinnenförmige Staubtaschen, die in eine feststehende, vor dem Lüfter liegende, ringförmige Staubkammer führen, und hinter dem Lüfter sind vor einer Umlenkblende angenähert parallel zur Lüfterebene verlaufende Gitter angeordnet. Diese hinter dem Lüfter verlaufenden Gitter vermindern den bei der Umlenkung der Kühlluft nach innen auftretenden drosselnden Rotationseffekt, so daß dieser zusätzliche Druckverlust vernachlässigbar wird.The invention is intended to be as space-saving and effective as possible Continuous ventilation of an electrical commutator machine with the help of an inside the machine housing arranged radial fans can be achieved at the same time can be used to separate foreign bodies. According to the invention is the radial fan on the commutator side of the machine behind air inlets arranged on the front side of the machine housing and carries on its wings on outer end trough-shaped dust pockets, which are in a fixed, in front of the fan Lead lying, annular dust chamber, and behind the fan are in front of a deflector arranged approximately parallel to the fan level running grille. This behind The grilles that run around the fan reduce the amount of air that is diverted when the cooling air is deflected throttling rotation effect occurring inside, so that this additional pressure loss becomes negligible.

Es wird also durch den Drucklüfter etwa die gleiche Kühlluftmenge gefördert, wie sie ein auf der anderen Maschinenseite angeordneter, gleich ausgebildeter Sauglüfter fördern würde. Gegenüber einer Saugbelüftung besteht aber der Vorteil, daß im Maschineninneren stets ein Überdruck herrscht, der an Undichtigkeitsstellen das Eindringen von Staub und Wasser erschwert.The pressure fan therefore produces approximately the same amount of cooling air promoted like a similarly trained one arranged on the other side of the machine Suction fan would promote. Compared to suction ventilation, however, there is the advantage that that there is always an overpressure inside the machine at leaks makes it difficult for dust and water to penetrate.

Außerdem läßt sich die Kühlluft leicht von den in ihr enthaltenen Fremdkörpern reinigen. Das Radialrad als Drucklüfter bietet nämlich den Vorteil, daß das Lüfterrad selbst zur Abscheidung von Staub und Tropfen herangezogen werden kann. Dies geschieht mit Hilfe der an den äußeren Enden der Lüfterflügel angeordneten rinnenförmigen Staubtaschen, die in eine feststehende, ringförmige Staubkammer ragen. Die rinnenförmigen Taschen fangen den in an sich bekannter Weise unter Ausnutzung der Zentrifugal-und Coriolisbeschleunigung abgeschiedenen Staub aus und führen ihn in die Staubkammer, aus der er entfernt werden kann. Auf diese Weise ist der für die Staubabscheidung benötigte Aufwand äußerst gering.In addition, the cooling air can be easily removed from the contained in it Clean foreign bodies. The radial impeller as a pressure fan offers the advantage of that the fan wheel itself can be used to separate dust and drops can. This is done with the help of the arranged at the outer ends of the fan blades Trough-shaped dust pockets that protrude into a fixed, ring-shaped dust chamber. The channel-shaped pockets catch the utilization in a manner known per se the centrifugal and Coriolis accelerated dust and lead it into the dust chamber from which it can be removed. That way it's for the effort required to separate the dust is extremely low.

Es ist besonders zweckmäßig, erfindungsgemäß in radialer Richtung geradeverlaufende Lüfterflügel zu verwenden, die auf beiden Seiten symmetrische Staubtaschen tragen. Dadurch erfolgt die Staubabscheidung völlig unabhängig von der Drehrichtung des Lüfterrades, was insbesondere bei Bahnmotoren wichtig ist.It is particularly expedient according to the invention in the radial direction Use straight fan blades that are symmetrical on both sides Carry dust bags. As a result, the dust separation takes place completely independently of the direction of rotation of the fan wheel, which is particularly important for rail engines.

Die zur Abschwächung der Rotationsströmung bei der Kühlluftumlenkung verwendeten Gitter sollen in axialer Richtung eine gewisse Breite haben, damit sie auf die durchströmende Luft eine Richtwirkung ausüben können, jedoch ist die erforderliche Minimalbreite verhältnismäßig gering. Es ist zweckmäßig, das Verhältnis der Ausdehnung in axialer Richtung zur Maschenweite des Gitters mit etwa 0,25 zu bemessen. Man kann die Gitter aus einzelnen, sich überkreuzenden und in der Durchlaßrichtung des Gitters hochkant gestellten Blechstreifen aufbauen. Es ist aber auch ebenso möglich, als Gitter einfach ein gelochtes Blech zu verwenden, bei dem z. B. die Maschenweite 8 mm und die Blechdicke sowie die Stegbreite je 2 mm betragen; denn die Verminderung der Drehströmung erfolgt auch durch Reibung.The one to weaken the rotational flow when the cooling air is deflected Grids used should have a certain width in the axial direction so that they can exert a directional effect on the air flowing through, but this is necessary Minimum width relatively small. It is convenient to keep the ratio of the expansion to be measured in the axial direction to the mesh size of the grid with about 0.25. Man The grids can be made up of individual, intersecting and in the direction of transmission of the Build up the grid on upright sheet metal strips. But it is also possible simply use a perforated sheet metal as a grid, in which z. B. the mesh size 8 mm and the sheet thickness and the web width are each 2 mm; because the diminution the rotary flow also occurs through friction.

Sind für die Kühlung einmal höhere Kühlströme erforderlich, so kann man die gemäß der Erfindung vorgesehene Druckbelüftung mit einer Saugbelüftung kombinieren, indem auf der anderen Maschinenseite noch ein zusätzlicher Sauglüfter angeordnet wird.If higher cooling flows are required for cooling, then it can the pressure ventilation provided according to the invention is combined with suction ventilation, by arranging an additional suction fan on the other side of the machine will.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand des in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.In the following the invention is based on the in the F i g. 1 to 3 shown Embodiment explained in more detail.

F i g. 1 zeigt einen Teil eines Längsschnittes durch das Gehäuse einer durchzugsbelüfteten elektrischen Kommutatormaschine gemäß der Erfindung; F i g. 2 und 3 zeigen schematisch die Ausbildung des Lüfterrades und der Staubkammer.F i g. 1 shows part of a longitudinal section through the housing of a through-ventilated electric commutator machine according to the invention; F i g. 2 and 3 show schematically the design of the fan wheel and the dust chamber.

Bei einem Bahnmotor sind in dem kommutatorseitigen Lagerschild 1 stirnseitig Lufteintrittsöffnungen 2 angeordnet, hinter denen der auf der Maschinenwelle sitzende Radiallüfter 3 liegt. Die Lüfterflügel 4 des Radiallüfters 3 sind hier fast bis zur Maschinenwelle heruntergezogen. Sie verlaufen in radialer Richtung geradlinig (s. F i g. 2 bzw. 3) und tragen an ihrem äußeren Ende rinnenförmige Staubtaschen 5. Diese Staubtaschen 5 ragen in die Eintrittsöffnung 7 der feststehenden ringförmigen Staubkammer 6. Mit der Kühlluft in den Lüfter eingetretene Fremdkörper, wie Staub oder Wassertropfen, werden unter Ausnutzung der Zentrifugal- und Coriolisbeschleunigung abgeschieden, dringen in die Staubkammer 6 und lagern sich an dort angebrachten Prallfiächen 10 ab bzw. werden von der in die Staubkammer eingedrungenen Luft herausgetragen. Die in der Staubkammer 6 abgelagerten Fremdkörper können aus dem Behälter leicht entfernt werden. Soll der Motor so ausgebildet werden, daß er auch ohne Betriebsunterbrechungen durch stehende Wassermengen fahren kann, so kann die in die Staubkammern eingedrungene Luft durch knieförmige, über die Maschinenmitte reichende Kanäle nach oben abgeführt werden.In the case of a rail motor, the bearing plate 1 on the commutator side is on the end face Arranged air inlet openings 2, behind which the seated on the machine shaft Radial fan 3 is located. The fan blades 4 of the radial fan 3 are here almost up pulled down to the machine shaft. They run in a straight line in the radial direction (see Fig. 2 and 3) and apply their outer end trough-shaped Dust bags 5. These dust bags 5 protrude into the inlet opening 7 of the stationary ring-shaped dust chamber 6. Foreign bodies that have entered the fan with the cooling air, such as dust or water droplets, are made using centrifugal and Coriolis acceleration deposited, penetrate into the dust chamber 6 and are deposited on there attached Impact surfaces 10 or are carried out by the air that has penetrated into the dust chamber. The foreign matter deposited in the dust chamber 6 can easily get out of the container removed. Should the engine be designed in such a way that it can operate without interruptions in operation? can drive through standing water, so can the penetrated into the dust chambers Air is discharged upwards through knee-shaped channels that extend over the center of the machine will.

Hinter dem Radiallüfter liegen zwei parallel zur Lüfterebene verlaufende Gitter 8 von einer Umlenkblende 9, die bis in die Nähe der Kommutatoroberfiäche herabgezogen ist. Durch die Umlenkblende 9 wird die Richtung der aus dem Radiallüfter 3 austretenden Kühlluft geändert, und diese wird zu den in der Nähe der Maschinenachse befindlichen heißen Teilen der Maschine, nämlich insbesondere zum Kommutator, gelenkt. Die vor der Umlenkblende 9 liegenden Gitter 8 verhindern das Auftreten eines drosselnden Rotationseffektes bei der Umlenkung der Kühlluft, so daß die Richtungsänderung fast verlustlos erreicht wird. Der Weg der Kühlluft ist in der F i g. 1 durch helle Pfeile angedeutet, während der Weg der Fremdkörper durch dunkle Pfeile gekennzeichnet ist.Behind the radial fan are two parallel to the fan level Grating 8 from a deflecting screen 9, which extends into the vicinity of the commutator surface is pulled down. The deflection plate 9 determines the direction of the radial fan 3 exiting cooling air changed, and this is changed to the one near the machine axis located hot parts of the machine, namely in particular to the commutator, steered. The grids 8 located in front of the deflector 9 prevent the occurrence of throttling Rotation effect when deflecting the cooling air, so that the change in direction almost is achieved without loss. The path of the cooling air is shown in FIG. 1 by bright arrows indicated, while the path of the foreign body is indicated by dark arrows.

Da ein Bahnmotor in beiden Drehrichtungen arbeiten soll, sind die rinnenförmigen Staubtaschen 5 symmetrisch zu beiden Seiten der geraden Lüfterschaufeln angeordnet. Die Staubabscheidung ist daher unabhängig von der Drehrichtung der Maschine.Since a rail motor should work in both directions of rotation, the Channel-shaped dust pockets 5 symmetrically on both sides of the straight fan blades arranged. The dust separation is therefore independent of the direction of rotation of the machine.

Claims

Claims: 1. A fully ventilated electrical commutator machine, in particular a self-ventilating railway motor, with a radial fan arranged inside the machine housing, characterized in that the radial fan (3) is arranged on the commutator side of the machine behind air inlet openings (2) on the front side of the machine housing and on its blades (4) at the outer end carries trough-shaped dust pockets (5) which protrude into a stationary, annular dust chamber (6) located in front of the fan, and that behind the fan in front of a deflector (9), running approximately parallel to the fan level, grids ( 8) are arranged.

2. Commutator machine according to claim 1, characterized in that that the fan blades (4) run in the radial direction and symmetrical on both sides Carry dust bags (5).

3. Commutator machine according to claim 1 or 2, characterized in that that in the dust chamber (6) baffles (10) are attached.

4. Commutator machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the behind the Fan lying grids (8) the ratio of the expansion in the axial direction to Mesh size is about 0.25.

5. Commutator machine according to claim 4, characterized in that that perforated sheet metal is used as a grid (8).

6. commutator machine according to claim 4, characterized in that the grids (8) consist of individual, intersecting and built up in the forward direction of the grid (8) placed on edge strips are.

7. Commutator machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that that a suction fan is also arranged on the other side of the machine.