DE1959113A1 - Kuehlsystem fuer verdampfungsgekuehlte rotierende Maschinen und Maschinenteile - Google Patents

Kuehlsystem fuer verdampfungsgekuehlte rotierende Maschinen und Maschinenteile

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DE1959113A1
DE1959113A1 DE19691959113 DE1959113A DE1959113A1 DE 1959113 A1 DE1959113 A1 DE 1959113A1 DE 19691959113 DE19691959113 DE 19691959113 DE 1959113 A DE1959113 A DE 1959113A DE 1959113 A1 DE1959113 A1 DE 1959113A1
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DE
Germany
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cooler
coolant
rotating
rotating part
secondary circuit
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DE19691959113
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English (en)
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Lehoczky Kalman Nagy
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D11/00Heat-exchange apparatus employing moving conduits
    • F28D11/02Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller
    • F28D11/04Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller performed by a tube or a bundle of tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/085Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor
    • F01D5/088Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor in a closed cavity

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  • Kühlsystem für verdampfungsgektlhlte rotierende Maschinen und Maschinenteile.
  • Diese Erfindung betrifft ein Kühlsystem für verdampfungsgekühlte rotierende Maschinen urd Maschinenteile, bei denen der Wärmetransport auf der Verdampfung eines Kühlmittels in den Kühlkanälen des rotierenden Teiles beruht, wobei das verdampfte Kühlmittel in einem oder mehreren Kühlern kondensiert wird.
  • Bisher bekannt ist ein VerdampfungskUhlsystem für rotierende Teile, bei dem das Kühlmittel dem Rotor entweder durch die Wellen zugeführt wird und nach Verdampfung frei in die Umgebung des Rotors entweicht, oder wo sowohl die Zufuhr der KühlflUssigkeit als auch die Ableitung des Dampfes in geschlossenen Kanälen erfolgt.
  • Beide Lösungen zeichnen sich dadurch aus, dass die AbkUhlung, d.
  • h. die Kondensation des Kühlmittels mittels Kühler erfolgt, die gegenüber dem Rotor unbeweglich sind. Eine Folge dieser Anordnung ist, dass bei der Zusammenkupplung der rotierenden und feststehenden Teile des KUhlsystems gewisse bewegliche Dichtungssysteme erforderlich sind. Da keute kein leokagenfreies Dleht.ungssystem bekannt ist, konnte man bisher keine auf Verdampfung basierende,versiegelte und wartungsfreie Rotorkühlung erreichen.
  • Die Leckage bedeutet nämlich eine Verschiebung sowohl der chemischein Zusammensetzung des KUhlmittels, als auch des absoluten Druckniveaus, was ferner eine Verschiebung des Siedepunktes des KUhlmittels und dementsprechend des Temperaturniveaus des Rotors zur Folge hat.
  • Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Verwendung von beweglichen Dichtungen im Anschluss an den inneren KUhlkreis des Rotors zu vermeiden, und somit ein Versiegeln dieses Kühlkreises zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kühlkanäle mit dem bzw. den KUhlern einen Primärkreis bilden, der völlig geschlossen und versiegelt ist, wobei der den Primärkreis bildende Teil des Kühlers am rotierenden Teil und/oder dessen Welle befestigt ist und mitrotiert, während der den Sekundärkreis bildende Teil des KUhlers unbeweglich ist, und das KUhlmittel imSekundärkreis die Oberfläche des rotierenden Teiles des Kühlers bestreicht,derart, dass Kondensationswärme vom Primärkreis auf den Sekundärkreis Ubertragen werden kann. Bei dieser Gestaltung werden in Verbindung mit dem Primärkreis keine beweglichen Dichtungen benötigt, und die chemische Zusammensetzung wie auch das Druckniveau verbleiben durch Versiegelung des gesamten Primärkreises unverändert. Die Bewegung des KUhlmittels im Primärkreis kann mittels Thermosiphonwirkung gewährleistet werden, wobei die Thermosiphonwirkung unter dem Einfluss von Schleuder- und Corioliskräl'ten bedeutend erhöht werden kann. Die Thermosiphonwirkung tritt an sich infolge des grossen Unterschiedes zwischen den spezifischen Gewichten des Kühlmittels vor und nach der Verdampfung sehr stark izervor.
  • Erfindungsgemäss werden die einzelnen Kühlkanalzweige in den rotierenden Teilen Uber Verbindungen prarallelgeschaltet, damit das nicht verdampfte KUlilmittel, beim Anlauf der Maschine in kaltem Zustand, von eine. In den anderen Zweig strömen kann und somit verhindert wird, dass wegen ungleichmässiger FlUssigkeitsverteilung grosse unbalancierte Kräfte entstehen. Diese Verbindungen, welche Strömungswiderstände enthalten, werden zweckmässigerweise unter BerUcksichtigung der Schleuderkraft auf einem grösseren Radius angeordnet, als dew, der der Grenze zwischen Dampf und Flüssigkeit im Inneren des Rotors entspricht. Die Strömungswiderstände dämpfen dabei die FlUssigkeitsbewegung.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der rotierende KUhler über eine oder mehrere bewegliche Dichtungen an den Sekundärkreis angeschlossen werden. Eine eventuelle leckage an die ser Stelle wir den Betrieb des gesamten KUhlsystems nicht beeinflussen, auch wenn im Sekundärkreis gegebenenfalls ein minderwertiges Kühlmittel vorliegt, beispielsweise gewöhnliches Wasser, welches in relativ unbegrenzten Mengen und bei einstellbarem Betriebsdruck zur Verfügung steht. Falls man den rotierenden Kühler an einem freien Wellenende anordnet, wird nur eine Dichtung benötigt, die vorteil@afterweise an der Niederdruckseite des Sekundärkreises angebracht werden kann, womit die Leckage zusätzlich reduziert wird.
  • Die Erfindung soll anhand der Figuren 1 bis 4, die eine Ausführungsart der Erfindung veranschaulichen, erläutert werden.
  • In den Zeichnungen sind jeweils gleiche Teile mit gleichen Positionsnummern versehen.
  • Ein Uebersichtsbild des gesamten Kühlsystems ist in Fig. 1 dargestellt.
  • Der rotierende Kühler 1 besteht aus dem über eine oder mehrere Dichtungerl angeschlossenen, stehenden Sekundärkreis 5 und dem mit der Welle 7 verbundenen, rotierenden Primärkreis 2 mit den Kühlkanälcn 25.
  • Mit 25 ist der Rotor und mit 24 sind die Lager bezeichnet.
  • Die Fig. 2 zeigt die Anordnung der Verbindungsleitung 5 mit den eingebauten Strömungswiderständen 4.
  • Das Kühlmittel gelangt über konzentrisch angeordnete Rohrleitungen und über Hegulierwiderstände 27 in die Kühlkanäle 25. Der entstehende Dampf wird über die Rückleitungen 26 zum Kühler 1 geleitet.
  • Die Fig. 3 zeigt dieselbe Anordnung vom Rotorende gesehen.
  • Ein praktisches Ausführungsbeispiel des rotierenden Kühlers iEt, in Fig. 2 gezeigt. Die Welle (7) des Rotors enthält die koaciale Rohre (e und 9), welche das Kühlmittel des Primärkreises (2) leiten. Das innere Rohr (9) leitet den Dampf aus dem Inneren des Rotors zu dem rotierenden Kühler, während das äussere Rohr (8) für die in entgegengesetzter Richtung strömende Flüssigkeit bestimmt ist. Der Teil des rotierenden Kühlers (1), der einen Teil des Primärkreises bildet, besteht aus einem rotationssymmetrischen Behälter, der von den Aussenwäden 10 und 11 und der Trennwand 12 gebildet wird, wobei es die Aufgabe der Letzteren ist, das Kühlmittel vom inneren Rohr 9 entlang der Aussenwände 11 und 10 und zum Rohr 8 zurück zu leiten. Der ganze Behälter ist mittels der Bolzen 13, der Steuerkante 14 und der O-Ringdichtung 15 an der Welle befestigt, geführt und abgedichtet.
  • Der stehende Teil des rotierenden Kühlers besteht aus dem Behälter 16, der in Zusammenwirkung mit den Roh-rstutzen 17 und 18 gewährleistet, dass das Kühlmittel des Sekundärkreises (5) die Aussenwände 11 und 10 des rotierenden Teiles bestreicht. Zur Abdichtung des Sekundärkreises gegenUber der Umgebung wird vorausgesetzt, dass achsiale, mittels der vorgespannten Feder (19) an den rotierenden Behälter gedrückte Gleitdichtungen (6) verwendet werden. Die ganze Kühleinheit ist mittels Zwischenflanschen (20) und Bolzen (22> an der Gehkuse- oder Lagerwand (21) der Maschine montiert.
  • Erfindungsgemäss kann die Oberfläche des rotierenden Teiles im KUhler an der vom Kühlmittel des Primär- und/oder Sekundärkreises bestrichenen Seite derart mit Rillen oder Rippen versehen werden, dass die Wärmeübergangszahl erhöht wird.
  • Zu diesem Zweck kann auch das Kühlmittel des Primärkreises vorteilhafterweise in spiralförmigen oder axial hin- und zurücklaufenden Kanälen im rotierenden Teil des Kühlers gerührt werden.
  • Auch kann die Wärmeübergangszahl mittels am stehenden Teil des Kühlers vorgesehener Rillen, Rippen oder Zapfen erhöht werden, indem die relative Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem rotierenden Teil und dem Kühlmittel des Sekundärkreises gesteigert wird.
  • Das System gemäss dieser Erfindung hat sowohl bei grossen als auch bei kleinen Maschinen viele Vorteile. Der Umstand, dass der Primärkreis völlig versiegelt ist und keine Pumpen, Dichtungen oder andere Elemente, die Verschleiss verursachen könnten, enthält, ermöglicht eine einmalige und endgültige Einstellung des Kühlmittels und dessen Arbeitsdruckes. Als Kühlmittel kann Wasser, Kohlensäure, Freon oder dergleichen verwendet werden. Der Druck ist so einzustellen, dass er einen geeigneten Siedepunkt und gleichzeitig einen genügenden Temperaturunterschied zwischen dem Primär- und dem Sekundärkreis ergibt, so dass die Abmessungen des rotierenden Kühlers (1) begrenzt werden können.
  • Die Abmessungen des rotierenden Kühlers sind weitaus geringer als diejenigen eines üblichen Kühlers, hauptsächlich weil sich die Wände des Kühlers im Verhältnis zueinander mit sehr grosser Umkre isgeschw:Fndigkeit bewegen. Ausserdem bestehen verhältnismäs -sig sehr gute Wäi'metlbertragungszahlwerte in Verbindung mit Kondensation. Beispielsweive bei einer Synchronmaschine von 1000 kW, 1000 U/Min. und mit Rotorverlust 20 kW, wo sowohl im Primär- als auch im Sekundärkreis Wasser verwendet wird, bildet der rotierende Kühler am Wellenende eine Trommel voii ca. 200 mm Durchmesser und 100 mm axialer Länge. Bei einem Synchrongenerator von 190 MVA bei 375 U/Min. und Rotorverlust 470 kW bildet der rotierende Kühler eine Trommel von 500 mm Durchmesser und 500 mm axialer Länge.
  • Bei der Bemessung des Kühlers muss man der radialen Abmessung des KUlilers eine gewisse Aufmerksamkeit widmen. Ist diese Abmessung zu gross, wird die Schleuderkraft, welche die im Kühler vorliegende kondensierte Kühl flUss igkeit beeinflusst, so gross, dass unter gleichzeitiger Beeinflussung der Pumpenwirkung des Rotors (23) ein so niedriger Druck in den Leitungen (2) der Welle ensteht, dass die Flüssigkeitsverbindung zwischen Küliler (1) und Rotor (23) unterbrochen wird. Dieser Effekt entspricht demjenigen, der unter üblichen atmosphärischen Verhältnlssei entsteht, wo die theoretische Saughöhe einer Pumpe zu 10 m begrenzt ist. Die maximale radiale Dimension des rotierenden Kühlers ist eine Funktion der Drehzahl, des spezifischen Gewichtes der Kühlflüssigkeit und des im System vorherrschenden absoluten Druckes.

Claims (5)

P a t e n t a n s E) r U c h e.
1. Kühlsystem für verdampfungsgekühlte rotierende Maschinen und Maschinenteile,bei denen der Wärmetransport auf der Verdampfung eines Kühlmittels in den Kühlkanälen (25) des rotierenden Teiles (2)) beruht, wobei das verdampfte Kühlmittel in einem oder meh-Inneren Kühlern kondensiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Küjilkanäle (2^) mit dem bzw. den Kühlern (1) einen Primärkreis (2) bilden, der völlig geschlossen und versiegelt ist, wobei der den Frimärkreise bildende Teil des KUhlers (1) am rotierenden Teil (25) und/oder dessen Welle (7) befestigt ist und mit-rotiert, während der den Sekundärkreis (5) bildende Teil des Kühlers (1) unbeweglich ist, und das Kühlmittel im Sekundärkreis (5) die Oberfläche des rotierenden Teiles des Kühlers (1) bestreicht, derart dass Kondensationswärme vom Primärkreis auf den Sekundärkreis übertragen werden kann.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle im rotierenden Teil (25) über ein oder mehrere Verbindungsrohre (3) , gegebenenfalls mit Strömungswiderständen (4) zusammengekuppelt sind, so dass der in flüssiger Form vorliegenae Teil des Kühlmittels von dem einen in den anderen Kühlkanal strömer kann, um den Niveauunterschied auszugleichen,während die Strömungswiderstände (4) die Flüssigkeitsschwingungen zwischen den einzelnen Kühlkanälen (25) verhindern.
3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung (6) zwischen dem unbeweglichen Teil des Kühlers (1) und dem rotierenden Teil des Kühlers undZoder dem rotierenden Teil (2)) und/oder seiner Welle (7) vorgesehen ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des rotierenden Teiles des KUhlers (1) an der vom Kühlmittel des Primär- und/oder Sekundärkreis bestrichenen Seite Rillen oder Rippen aufweist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel des Primärkreises in spiralförmigen oder axial hin- und zurücklaufenden Kanälen im rotierenden Teil des Kühlers (1) geführt ist.
6e Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stehende Teil des Kühlers (1) Rillen oder Rippen aufweist, woche die Relativgeschwindigkeit und die Wärmeübergangszahl zwischen dem rotierenden Teil des Kühlers (lj und dem Kühlmittel des Sekundärkreises erhöhen.
DE19691959113 1969-01-10 1969-11-25 Kuehlsystem fuer verdampfungsgekuehlte rotierende Maschinen und Maschinenteile Pending DE1959113A1 (de)

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NO9969A NO122600B (de) 1969-01-10 1969-01-10

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NO (1) NO122600B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3325942A1 (de) * 1983-07-19 1985-01-31 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Waermerohr zur temperaturerniedrigung in thermisch belasteten bereichen
DE3841232A1 (de) * 1987-12-07 1989-06-15 Honda Motor Co Ltd Kuehlvorrichtung fuer einen fluessigkeitsgekuehlten motor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3325942A1 (de) * 1983-07-19 1985-01-31 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Waermerohr zur temperaturerniedrigung in thermisch belasteten bereichen
DE3841232A1 (de) * 1987-12-07 1989-06-15 Honda Motor Co Ltd Kuehlvorrichtung fuer einen fluessigkeitsgekuehlten motor

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