DE1488042B2

DE1488042B2 -

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Publication number: DE1488042B2
Application number: DE1964S0090540
Authority: DE
Priority date: 1964-04-15
Filing date: 1964-04-15
Publication date: 1970-12-03
Also published as: CH427007A; FR1429945A; DE1488042A1; AT246264B; GB1047602A

Description

Bei vertikalen elektrischen Maschinen, wie z. B. Wasserkraftgeneratoren, stützen sich im allgmeinen das Gehäuse und der unterhalb der Maschine angeordnete Tragstern für den Läufer direkt auf das Fundament ab. Außerdem kann oberhalb der Maschine noch eine zweite Tragbrücke angeordnet sein, die entweder eine zweite elektrische Maschine wie einen Wellengenerator oder ein Führungslager trägt, wobei es bekannt ist, diese Tragbrücke zusammen mit Verschalungen so auszubilden, daß sie den Raum oberhalb der Maschine abdeckt.In vertical electrical machines, such as. B. Hydropower generators are generally based the housing and the support star for the rotor, which is arranged below the machine, directly on the foundation away. In addition, a second support bridge can be arranged above the machine, which either carries a second electrical machine such as a shaft generator or a guide bearing, wherein it is known to design this support bridge together with formwork so that it covers the space above the machine.

Das Gehäuse einer derartigen z. B. aus der »Elin-Zeitschrift«, 1957, S. 182, oder der USA.-Patentschrift 2 502 669 bekannten vertikalen Maschine ist aus Metall in einer Guß- oder Schweißkonstruktion ausgeführt und enthält Kanäle zur Führung der Kühlluft. Die in der Maschine erwärmte und das Ständerblechpaket radial durchfließende Kühlluft durchströmt diese Kanäle des Gehäuses und tritt in den Raum außerhalb der Maschine über, der z. B. durch eine gemauerte oder betonierte Schachtwand oder durch Abdeckwände begrenzt ist. In diesem Außenraum befinden sich die Rückkühler. Die nun wieder abgekühlte Kühlluft wird dann durch Öffnungen in den Verschalungen der oberen Tragbrücke von der oberen Stirnseite der Maschine her ins Maschineninnere zurückgeleitet.The housing of such z. B. from the "Elin-Zeitschrift", 1957, p. 182, or the USA patent specification 2 502 669 known vertical machine is made of metal in a cast or welded construction executed and contains channels for guiding the cooling air. The one heated in the machine and that Laminated stator core, cooling air flowing through radially flows through these channels of the housing and enters the space outside the machine, the z. B. by a brick or concrete shaft wall or is limited by cover walls. The dry coolers are located in this outer space. The now Cooled air is then cooled again through openings in the cladding of the upper supporting bridge fed back from the top face of the machine into the interior of the machine.

Weiterhin ist es aus der deutschen Patentschrift 729 504 bekannt, den geschlossenen Kühlluftkreislauf bei einer vertikalen elektrischen Maschine nur innerhalb der Maschine verlaufen zu lassen. Dazu sind die Stirnseiten der Maschine, an denen sich der obere bzw. untere Tragstern befinden, jeweils abgedeckt. Die Kühlluft wird nun nach dem Durchfließen der radialen Kühlkanäle in den Blechpaketen innerhalb des Ständergehäuses umgelenkt und Rückkühlern zugeleitet, die jeweils in den Räumen zwischen den Armen der Tragsterne auf besonderen Tragelementen liegen. Hinter diesen Rückkühlern tritt die Kühlluft wieder zu den aktiven Teilen der vertikalen elektrischen Maschine über.It is also known from German patent specification 729 504, the closed cooling air circuit in the case of a vertical electrical machine, to run only within the machine. In addition the front sides of the machine, on which the upper and lower support star are located, are each covered. The cooling air is now after flowing through the radial cooling channels in the laminated core inside of the stator housing diverted and fed to drycoolers, each in the spaces between the arms of the supporting stars lie on special supporting elements. Behind these dry coolers comes the Cooling air back to the active parts of the vertical electrical machine.

Zur Vereinfachung der Herstellung und des Transportes vertikaler elektrischer Maschinen großer Leistung ist es ferner bereits bekannt, das aus einer Schweiß- c der Gußkonstruktion bestehende Metallgehäuse des Ständers durch einen Ring aus Beton zu ersetzen. Derartige Anordnungen sind in der ETZ-A, 1955, S. 869, sowie in der Zeitschrift Elektrotechn. Obzor, 1960, S. 180 bis 186, beschrieben. Bei diesen bekannten Anordnungen ging man aber mehr von dem Ersatz des einen Werkstoffes durch einen anderen Werkstoff aus, so daß die bisher bekannten Formen des Ständergehäuses, welche die zur Führung des Kühlmittels erforderlichen Öffnungen und Kanäle aufweisen, beibehalten wurden. Das Ständerblechpaket wurde entweder über direkt im Beton verankerte Teile unmittelbar am Betongehäuse befestigt, oder es wurden vor verhältnismäßig großen Öffnungen der Kühlkanäle Hilfskonstruktionen aus Stahl angeordnet, an denen das Ständerblechpaket befestigt war.To simplify the manufacture and transportation of high-power vertical electrical machines it is also already known that the metal housing consisting of a welded c cast construction to replace the stand with a ring made of concrete. Such arrangements are in the ETZ-A, 1955, p. 869, as well as in the journal Elektrotechn. Obzor, 1960, pp. 180-186. With these known arrangements, however, the focus was more on replacing one material with another Material from, so that the previously known shapes of the stator housing, which are used to guide of the coolant required openings and channels have been retained. The stator core was either attached directly to the concrete housing via parts anchored directly in the concrete, or there were auxiliary structures made of steel in front of relatively large openings in the cooling ducts arranged to which the stator core was attached.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gasgekühlte vertikale elektrische Maschine, deren Ständergehäuse aus einem Ring aus Beton besteht, den geschlossenen Kühlkreislauf mit Rückkühler möglichst zweckmäßig auszubilden, ohne daß dadurch die Vorteile der einfachen Herstellung des Ständergehäuses aus Beton verlorengehen. Der geschlossene Kühlkreislauf mit Rückkühlern für eine gasgekühlte, elektrische Maschine mit vertikal angeordneter Welle, deren Ständergehäuse aus einem Ring aus Beton besteht, an dem das Ständerblechpaket befestigt ist, mit einem oberhalb des Ständerblechpaketes auf dem Betonring gelagerten, mehrere Arme aufweisenden, einzigen Tragstern ist gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die Arme des Tragsternes hohl ausgeführt sind und Führungskanäle fürThe present invention is based on the object for a gas-cooled vertical electrical machine, whose stator housing consists of a ring made of concrete, with the closed cooling circuit To train dry coolers as expediently as possible, without thereby the advantages of simple manufacture the stator housing made of concrete get lost. The closed cooling circuit with dry coolers for one Gas-cooled, electrical machine with a vertically arranged shaft, the stator housing of which consists of a Ring made of concrete, to which the stator core is attached, with one above the stator core on the concrete ring mounted, multiple arms, single support star is according to the Invention designed so that the arms of the star support are made hollow and guide channels for

ίο das gasförmige Kühlmittel bilden, welches an Gaseintrittsöffnungen am äußeren Ende des Tragsternes in die Führungskanäle eintritt und diese durch radial innenliegende, mit dem Maschineninneren in Verbindung stehende Gasaustrittsöffnungen wieder verläßt.ίο form the gaseous coolant, which at gas inlet openings at the outer end of the support star enters the guide channels and these through radially internal gas outlet openings connected to the interior of the machine leaves again.

Die Zwischenräume zwischen den Armen des Tragsternes sind zumindestens im Bereich der Gaseintrittsöffnungen durch Abdeckungen abgedeckt. Ferner sind an den Armen befestigte, vertikal verlaufende Luftführungsschilde zwischen Ständerblechpaket und den Abdeckungen so angeordnet, daß zwischen dem Betonring und dem Ständerblechpaket ein abgeschlossener, mit Gaseintrittsöffnungen in den Armen in Verbindung stehender Raum entsteht. Außerdem sind an den Armen des Tragsternes die Rückkühler für das gasförmige Kühlmittel befestigt. The spaces between the arms of the star support are at least in the area of the gas inlet openings covered by covers. Also attached to the arms are vertical ones Air guide shields arranged between the stator core and the covers so that between the concrete ring and the stator core a closed, with gas inlet openings in the Poor communicating space is created. Also are on the arms of the carrying star the dry cooler for the gaseous coolant attached.

Dadurch erreicht man, daß die gesamte Kühlluft innerhalb des Ständergehäuses, also innerhalb der Maschine verläuft, so daß das Betongehäuse als geschlossener Ring ohne Luftführungskanäle ausgeführt werden kann, wodurch erst die Vorteile des einfachen Ausgießens einer leicht zu erstellenden Verschalung mit Beton ausgenutzt werden können und die Herstellung des Gehäuses wenig aufwendig ist. Außerdem ist nur ein einziger Tragstern aus Platzersparnisgründen vorgesehen, der oberhalb der Maschine angeordnet ist und sich auf dem das Gehäuse bildenden Betonring abstützt. Die Arme dieses Tragsternes sind hohl ausgebildet und werden unmittelbar zur Kühlluftführung ausgenützt, wobei sie außerdem die Rückkühler tragen. Dadurch liegen die zur Abdeckung der Räume zwischen den Armen des Tragsternes vorhandenen Luftführungsschilde frei über dem Ständerblechpaket und haben keinerlei mechanische Funktion. Sie trennen nur den Bereich des Kühllufteintritts in die Arme des Tragsternes von dem Läuferraum der Maschine ab.This achieves that the entire cooling air within the stator housing, so within the Machine runs so that the concrete housing is designed as a closed ring without air ducts can be, whereby only the advantages of the simple pouring of an easy-to-make formwork can be used with concrete and the manufacture of the housing is not very expensive. aside from that To save space, only a single star support is provided, which is arranged above the machine is and is supported on the concrete ring forming the housing. The arms of this carrying star are hollow and are used directly to guide the cooling air exploited, whereby they also carry the dry cooler. Thereby are to cover the Space between the arms of the support star existing air guiding shields freely above the stator core and have no mechanical function. They only separate the area of the cooling air inlet into the arms of the support star from the rotor area of the machine.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.In the following the invention is based on the embodiments shown in FIGS explained in more detail.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt eines elektrischen Wasserkraftgenerators vertikaler Bauart, während
F i g. 2 einen Grundriß eines Generators zeigt.
Der Ständer des elektrischen Wasserkraftgenerators besteht aus dem Betonring 1, an dem über Streben 2 das Ständerblechpaket 3 der Maschine befestigt ist. Der Betonring 1 besteht mit dem Fundament 4 aus einem Stück. Die Bleche des Ständerblechpaketes 3 sind in bekannter Weise so geschichtet, daß jeweils zwischen ihnen nicht dargestellte, radial verlaufende Lüftungsschlitze angeordnet sind. Sie werden zwischen den Druckplatten 5 und 6 gehalten, die durch Spannbolzen miteinander verbunden sind. Damit die bei Erwärmungen auftretenden radial gerichteten Kräfte nicht zu einer Verspannung und Deformation des Ständerblechpakctcs 3 führen, sind an der unteren Druckplatte 6 an mehreren über den Umfang verteilten Stellen Wälzkörper 7 angebracht, die vonFig. 1 shows an axial section of an electric hydropower generator of vertical type, while
F i g. Figure 2 shows a plan view of a generator.
The stator of the electric hydropower generator consists of the concrete ring 1, to which the stator core 3 of the machine is attached via struts 2. The concrete ring 1 consists of one piece with the foundation 4. The metal sheets of the stator core 3 are layered in a known manner so that radially extending ventilation slots, not shown, are arranged between them. They are held between the pressure plates 5 and 6, which are connected to one another by clamping bolts. So that the radially directed forces that occur during heating do not lead to tensioning and deformation of the stator laminated core 3, rolling elements 7 are attached to the lower pressure plate 6 at several points distributed over the circumference

einem im Fundament 4 gelagerten Käfig gehalten werden. Der Läufer der elektrischen Maschine besteht aus dem auf der Läuferwelle 8 aufgesetzten Armstern 9, der in bekannter Weise die Blechkette 10 trägt, auf der die ausgeprägten Pole 11, die die Erregerwicklung tragen, befestigt sind.be held in a cage mounted in the foundation 4. The rotor of the electric machine consists of the arm star 9 placed on the rotor shaft 8, which in a known manner the Carries sheet metal chain 10, on which the salient poles 11, which carry the excitation winding, are attached are.

Auf dem oberen Rand des Betonringes 1 sind die äußeren Enden der Arme 13 des Tragsternes 12 gelagert, der die Maschine überspannt und zum Tragen des Läufers und von nicht dargestellten Hilfserregermaschinen dient. Jeder Arm 13 des Tragsternes 12 ist hohl ausgebildet. Die Hohlräume 14 in dem Tragstern 12 dienen zur Führung des in der Maschine umlaufenden gasförmigen Kühlmittels, z.B. Luft. Die Zwischenräume zwischen den Armen 13 sind durch Abdeckungen 15 verschlossen.On the upper edge of the concrete ring 1, the outer ends of the arms 13 of the star support 12 are mounted, which spans the machine and to carry the rotor and not shown Serves auxiliary excitation machines. Each arm 13 of the star support 12 is hollow. The cavities 14 in the star support 12 are used to guide the gaseous circulating in the machine Coolant, e.g. air. The spaces between the arms 13 are covered by covers 15 locked.

Das gasförmige Kühlmittel wird von dem Inneren der Maschine radial nach außen geführt und tritt durch die radialen Lüftungsschlitze des Ständerblechpaketes 3 hindurch. Ein Teil der Kühlluft wird über die Wickelköpfe 16 der Ständerwicklung geleitet. Zur Einstellung der über die Wickelköpfe 16 geleiteten Kühlluftmenge ist am Armstern 9 das Luftführungsschild 17 angeordnet, das den Raum oberhalb des Ständerblechpaketes fast völlig abdeckt. In dem Zwischenraum 18 zwischen der inneren Mantelfläche des Betonringes 1 und dem Rücken des Ständerblechpaketes 3 wird das gasförmige Kühlmittel nach oben geleitet und tritt durch die Öffnungen 19 in die Hohlräume 14 der Arme 13 des Tragsternes 12 ein. In diesen Armen strömt das Kühlmittel radial nach innen und verläßt die Hohlräume 14 durch die in der Nähe der Nabe des Armsternes liegenden Austrittsöffnungen 20. Unmittelbar vor diesen Austrittsöffnungen 20 sind jeweils Rückkühler 21 angeordnet, die mit dem Fremdlüfter 22 zu einer baulichen Einheit vereinigt sein können.The gaseous coolant is led radially outward from the interior of the machine and exits through the radial ventilation slots of the stator core 3. Part of the cooling air is over passed the winding heads 16 of the stator winding. For setting the routed over the winding heads 16 The amount of cooling air is the air guide plate on the arm star 9 17 arranged, which almost completely covers the space above the stator core. By doing Gap 18 between the inner surface of the concrete ring 1 and the back of the stator core 3, the gaseous coolant is directed upwards and passes through the openings 19 into the cavities 14 of the arms 13 of the support star 12 a. The coolant flows radially in these arms inside and leaves the cavities 14 through the outlet openings located in the vicinity of the hub of the arm star 20. Immediately in front of these outlet openings 20 each recooler 21 are arranged, which can be combined with the external fan 22 to form a structural unit.

Damit die Rückkühler und die Fremdlüfter 22 leicht für die Wartung zugänglich sind, sind die Rückkühler 21 auf an den Armen 13 befestigten Schienen 23 angeordnet. Diese Schienen reichen in den Zwischenraum zwischen den einzelnen Armen 13 des Tragstemes 12 hinein, wo sie an der Abdeckung 15 befestigt sind. In diesen Abdeckungen 15 sind Klappen 24 angeordnet, die so groß sind, daß die entlang der Schienen 23 bewegten Rückkühler 21 mit dem Fremdlüfter 22 durch die geöffneten Klappen 24 leicht zugänglich sind.So that the dry cooler and the external fan 22 are easily accessible for maintenance, the Dry cooler 21 is arranged on rails 23 attached to arms 13. These rails range in into the space between the individual arms 13 of the supporting stem 12, where they are attached to the cover 15 are attached. In these covers 15 flaps 24 are arranged which are so large that the dry cooler 21 moved along the rails 23 with the external fan 22 through the opened flaps 24 are easily accessible.

Claims

Patent claims:

1. Closed cooling circuit with dry cooler for a gas-cooled, electrical machine with vertically arranged shaft, the stator housing consists of a ring made of concrete which the stator core is attached, with one above the stator core on the A single support star supported by a concrete ring and having several arms, characterized in that the arms (13) of the support star (12) are made hollow and form guide channels for the gaseous coolant, which is connected to Gas inlet openings (19) at the outer end of the support stem (12) enters the guide channels and this through radially inner gas outlet openings which are in communication with the interior of the machine (20) leaves again, and that the spaces between the arms (13) of the support star (12) at least in the area of the gas inlet openings (19) are covered by covers (15) that also attached to the arms (13), vertically running air guiding shields (17) between the stator core and the covers (15) are arranged so that between the concrete ring (1) and the stator core (3) a closed one that communicates with the gas inlet openings in the arms (13) Space is created, and that the dry cooler (21) for the gaseous coolants are attached.

2. Closed cooling circuit according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (21) arranged in front of the gas outlet opening (20) in the vicinity of the hub of the support star (12) are.

3. Closed cooling circuit according to claim 2, characterized in that the heat exchanger (21) are arranged on rails (23) which lead to one in the cover (15) between the Guide arms (13) of the support star (12) attached flap (24).

4. Closed cooling circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the arms (13) of the supporting stem (12) in front of the gas inlet (19) or outlet openings (20) External fan (22) are arranged.

5. Closed cooling circuit according to claim 4, characterized in that the External fan (22), each with a dry cooler (21), are combined to form a structural unit.

1 sheet of drawings