DE2045866B2 - Fluessigkeitsgekuehlter laeufer einer elektrischen maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkcitsgekühlten läufer einer elektrischen Maschine mit einer konzentrisch zur Welle angeordneten ringförmigen Verteilungskammer für die Kühlflüssigkeit, in die durch eine erste Wand Kühlmiltclrohre dichtend eingeführt sind.

Bei flüssigkeitsgckühlten Läufern, bei denen ein direkter Kontakt zwischen dem Kühlmittel und den gekühlten Teilen besteht, hat eine etwaige unzureichende Kühlung eine bedeutend größere Auswirkung auf die Temperatur des Läuferciscns als eine mehr indirekte Kühlung. Deshalb ist es erwünscht, die Temperatur des Läuferkörper regeln zu können, d. h. eine Kühlung desselben vorzunehmen, um eine etwaige Asymmetrie auszugleichen, die zu einem Verbiegen des Läuferkörpers führen und unzulässige Vibrationen verursachen könnte. Um die Kühlung 'ler verschiedenen Teile des l.äiiferkörpcrs becirifhis-. zu können, ist es zweckmäßig, den Kühlmitlcl-

irchfluß in jedem einzelnen Kühlkanal drosseln zu

(innen. Dies gill besonders für die Kühlkanäle. die

durch das Läufereisen laufen und dasselbe direkt kühlen.

Lin Läufcrkülilsystcm für das. das eine thermische Ausbalancierung des Läufers ermöglicht, ist in der 1¹SA.-Patentschrift 3 UkWN¹) beschrieben. In einer Maschine gemäß dieser Patentschrift erreichi man eine justierbare Drosselung der im Läufereisen >
laufenden Kühlkanäle durch diese radial durch-, ■ /ende Schraubenbolzen, deren Winkellage den Strömungswiderstand im Kühlkanal bestimmt. Eine thermische Ausbalancierung nach diesem Prinzip erfordert, daß der Läufer wahrend des Jusiierungsverfah-

iü rens mehrere Male montiert und demontiert werden muß. da die Justierschrauben nur sehr schwer zuuänülicli sind. Außerdem kann eine solche Anordnung in einer wassergekühlten Maschine kaum die großen Ansprüche erfüllen, die bei einer derartigen

Maschine an die Dichtigkeit des Kühlsystems gestellt werden.

Aus der deutschen Patentschrift 938 736 ist eine Reguliervorrichtung für die durch den Läufer von Turbogeneratoren geleitete Kühlluft bekannt. Diese

Vorrichtung besteht aus verschiebbaren Keilen, durch die die Durchtrittsöffnungen für die Kühlluft mehr oder weniger geschlossen werden können. Die Verstellung der Keile mittels eines Spezialwerkzeuge-« ist erst möglich, wenn die äußeren Verschalungen des

Turbogenerators und die feststehenden Leitschaufeln vor den Ventilatoren ausgebaut worden sind. Für die Verwendung eines flüssigen Kühlmittels ist diese bekannte Vorrichtung gleichfalls nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kammer der eingangs genannten Art für die Verteilung des Kühlmittels auf mehrere Kühlmittelrohre :..■> auszubilden, daß sie einmal allen Anforderungen an Dichtheit, die bei Verwendung eines flüssigen Kühlmittels an sie gestellt werden, genügt, und zum andercn. daß auch nach Montage der Maschine in einfacher Weise die F. in regulierung jedes durch die Kühlmittelrohre abgehenden Kühlmittelflusses gewährleistet ist.

Diese Aufgab: wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlmittclrohre durch eine zweite Wand der Verteilungskammer aus dieser wieder ausgeführt sind, daß in dem in der Verteilungskammer befindlichen Teil des Kühlmittelrohres Öffnungen angebracht sind, die das Kühlmittelrohr mit der Vcrtcilungskammer verbinden, und daß in dem von der zweiten Wand der Verteilungskammer umschlossenen Teil des Kühlmittelrohres ein justierbarer und in justierter Lage fixierbarer Teil angeordnet ist. der das F^;nde des Kühlmittelrohres verschließt und dessen Lage im Verhältnis zu den öffnungen den freien l'intrittsquerschnitt für die Kühlflüssigkeit in das jeweilige Kühlmittclrohr bestimmt. F.ine solche erfindungsgemäße Kammer zeichnet sich durch einen einfachen und wen g aufwendigen Aufbau aus und crmöglich! auch nach Montage der Maschine eine einfache Einstellung des durch jedes Kühlmittelrohr strömenden flüssigen Kühlmittels.

Eine vorteilhafte Aiisführungsform der Erfindung ist dadurch, gekennzeichnet, daß das F.nde des Küh'lmittclrolircs mit einem Gewinde für eine auf das Rohrende aufgeschraubte Einstellmutter versehen ist und daß der das Kühlmittelrohrcndc verschließende Teil mit der Einstellmutter mechanisch verbunden ist.

fSci einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat der das Kühlmittelrohrendc verschließende Teil die Form eines gegen die Innenseite des Kühlmiltelrohres dicht anschließenden Kolbens, und der KoI-

hen ist durch eine Schweiß\erhindiing zwischen clem JKühlmilielrohr und dem Kolben fixiert.

Hie Erfindung ist nachfolgend an I land der Zeichllung näher beschrieben, in dieser zeigt

Fig. 1 in axialem Schnitt einen Teil eines wassergekühlten Läufers, der mit einem Kühlsystem gemäß tier Erfindung vergehen ist und

F i „■. 2 und 3 einen Schnitt durch eine Yerteilungs-Kaminer mit zwei Varianten einer .Anordnung zur Verhinderung einer thermischen Unbalance.

In der Zeichnung bezeichnet 1 den Läuferballen fine- Turbogenerators, 2 die Läuferwelle, 3 die Mittellinie des Läufers. 5 die Spulenköpfe der Läufer- * IlkluriL!. Die gestrichelte Linie 4 deutet den Boden einer Wicklungsnut an, und 6 bezeichnet einen durch einen Läuferzahn verlaufenden und zur Kühlung des l.äuiereisens vorgesehenen Kühlniittelkanal. Mehrere Zahne des Läufers sind mit solchen Kanälen versehen. Jeder Kanal 6 ist durch ein Kühlmittelrohr 7 mit einer ringförmigen Verteilungski¹ iimer 8 verbunden. Diese steht außerdem in Verbindung mit mehreren Rohren 9, die an einem Wicklungskühlsystem angeschlossen sind, das aus axial verlaufenden Kühlkanälen in den Läuferleitern selbst besteht.

Die Kühlflüssigkeit wird dem Kühlsystem der Wicklung an dem in der Zeichnung nicht gezeigten Wickelkopf zugeführt, passiert die direktgekühlten Läuferleiter, wird durch die Rohre 9 der Verteilungskammer 8 zugeführt und strömt dann d'irch die Kühlmittelrohre 7 und die im Läufereisen angeordneten Kühlkanäle 6 zurück zu dem nicht gezeigten Wickelkopf. Das Kühlmittelrohr 7 ist durch eine wünschte Drosselt!ngsgrad eingestellt werden kann. Dadurch, daß die Öffnung 14 wie ein langer und re-

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ringförmige Wand 10 der Verteilungskammer 8 (Fig. 2) eingeführt, verläuft quer durch die Verteilungskammer und wird durch eine zweite ringförmige Wand 11 herausgeführt, wobei das Kühlmitlelrohr 7 nvitels Schweißverbindungen 12 und 13 flüssigkeitsdicht mit den Wänden 10 und 11 verschweißt Nt. Der in der Verteilungskammer 8 liegende Teil des KühlmiUelrohres7 hat mehrere Öffnungen 14, durch die das Kühlmittelrohr in hydraulischer Verbindung mit der Verteilungskammer 8 steht. Das Kühlmittelrohr 7 umschließt einen Kolben 15, der eine ringförmige Nut 16 mit einliegendem Dichtungsring 17 hat. Bei der in Fig. ?. gezeigten Anordnung ist das durch die Wand 11 herausgezogene Ende des Kühlmittelrohres 7 mit Außengewinde 18 und einer aufgeschraubten hülsenförmigen Einstellmutter 19 versehen, die mittels einer wasserdichten, mechanischen Verbindung an dem einen Ende des Kolbens 15 befestigt ist. Die mechanische Verbindung bezweckt die Übertragung der in der Längsrichtung des Kolbens iviikenden Kräfte zwischen Einstellmutter und Kolben, dagegen keine Drehmomente. Außerdem ist die Verbindung lösbar, so daß di." Einstcllmutter, wenn erwünscht, entfernt werden kann, ohne daß sich die Lage des Kolbens ändert. Durch Verdrehen der Einstellnnittcr 19 in verschiedene Winkellagen kann der Kolben 15 dazu gebracht werden, die öffnung 14 mehr oder weniger zu überdecken, wobei der geDadurch, daß die Öffnung 14 wie ein g lativ schmaler Spalt ausgebildet ist ium der /ur Verfügung siehende Platz für den mit Gewinde serseheneu Teil des Kühlmitielrohres 7 eine enl sprechende Länge desselben zuläßt, wird eine außerordentlich hohe Einsiellgenauiükeit erreicht.

In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der thermischen ίο Ausgleichsanordnung heizuhehaken. auch wenn die Maschine eingestellt und in Betrieb genommen worden ist. Eventuell kann die Anordnung dadurch ergänzt werden, daß die Einstellmutter 19 mit einer umschließenden Dichtungsmasse oder mit dichtenden Metallschmelzen festgelegt wird.

Die größte Sicherheit gegen Leckage erreicht man jedoch, wenn man die in F i g. 2 gezeigte Form nur so lange beibehält, bis der hermache Ausgleich beendet ist, und sie zu der in F ig 3 gezeigten Form ändert, ehe die Maschine in Betrieb gesetzt wird. In F i g. 3 bezeichnet 20 eine ringförmige Schweißnaht, die zusammen mit dem Kolben 15 einen absolut zuverlässigen Verschluß des durch die Wand 11 herausgezogenen Rohrendes bildet. Außerdem erreicht man eine absolut sichere Fixierung der Kolbenlage im Verhältnis zur öffnung 14. Die genannte Änderung wird zweckmäßigerweise durchgeführt, indem man den in korrekter Lage einjustierten Kolben 15 an das Kühlmittelrohr 7 mittels einer Anzahl Schweißpunkte, die denselben Abstand vom Rohrende haben und zwischen der Einstellmutter 19 und der Wand 11 liegen, festschweißt. Danach werden das Kühlmittelrohr 7 und der Kolben 15 mittels eines Schnittes durch diese Schweißpunkte oder in deren unmittelbarer Nähe abgetrennt, wonach die ringfö-mige Schweißnaht 20 angebracht wird.

Anstatt Rohr und Kolben abzuschneiden, ehe die ringförmige Schweißnaht angebracht wird, kann man die Einstellmutter 19 auch ganz entfernen und dann den Kolben 15 am Ende des Rohres 7 festschwcißen. Ehe die Eiinstellmutter 19 entfernt wird, kann man, wenn erhöhte Sicherheit gegen Änderung der einjustierten Lage des Kolbens 15 gewünscht wird, eine Zwinge am Rohrende festschrauben, so daß der KoI-ben 15 in seiner Lage festgeklemmt wird.

An Stelle des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist es aber auch möglich, den Kolben 15 durch einen drehbaren Körper zu ersetzen, dessen Einwirkung auf den hydraulischen Widersland zwischen dem Rohr 7 und der Verteilungskammer vom Umdrehungswinkel abhängig ist. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele werden jedoch als besonders vorteilhaft angesehen.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel wird der Wasserf'urchfluß in den Kühlkani'len für die Direklkühlung des I.äufereisens eingestellt. Die gleichen

Maßnahmen können im Rahmen der Erfindung auch

bei Kühlmittelrohrcn, die zu in den Läuferlcitern ausgebildeten Kühlkaniilcn führen, angewendet wcr-

den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeiisgekühltcr Läufer einer elektrischen Maschine mit einer konzentrisch zur Welle angeordneten ringförmigen Verteilungskammer für die Kühlflüssigkeit, in Jie durch eine erste Wand Kühlmittelrohre dichtend eingeführt sind dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl niüielrohre (7) durch eine /weite Wund (11) de Verieilungskammer (8) aus dieser wieder ausgc führt sind, daß in dein in der \ erteilungskamir.er (8) befindlichen Teil des Kühlmittelrohres (T) öffnungen (14) angebracht sind, die das Kühlniittelrohr mit der Verteilungskammer (8) verbinden, und daß in dem von der zweiten Wand (II) der Verteilungskammer (8) umschlossenen Teil des KüJ:'mittelrohres (7) ein justierbarer und in justierter Lage fixierbarer Teil angeordnet ist, der das Ende des Kühlmittelrohres (7) verschließt und dessen Lage im Verhältnis zu den Öffnungen

(14) den freien Eintritt.-querschnitt für die Kühlflüssigkeit in das jeweilige Kühlmittelrohr (7) bestimmt.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Kühlmittelrohres (7) mit einem Außengewinde (18) für eine auf das Rohrende aufgeschraubte hülsenförmige Einstellmutter (IU) versehe.i ist und daß der das Kühlmittelrohrende verschließende Teil mit der Einstelllmutter (19) mechanisch verbunden ist.

3. Läufer nach einem de Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Kühlmittelrohrende verschließende Teil die Form eines gegen die Innenseite des Kühlmittelrohres (7) dicht anschließenden Kolbens (15) hat und daß der Kolben (15) durch eine Schweißverbindung zwischen dem Kühlmittelrohr (7) und dem Kolben

(15) fixiert ist.