DE2138752C3

DE2138752C3 - Flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine mit einem auf einer Hohlwelle angeordneten Läufer

Info

Publication number: DE2138752C3
Application number: DE2138752A
Authority: DE
Inventors: Peter Shipley Hunt; Raymond Mirfield Sharpe
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1970-08-05
Filing date: 1971-08-03
Publication date: 1980-05-14
Also published as: US3774060A; GB1358845A; DE2138752B2; DE2138752A1; SE370826B; FR2104024A5; CA937968A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgekühlte, elektrische Maschine mit einem auf einer Hohlwelle angeordneten Läufer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine mit einem auf einer Hohlwelle angeordneten Läufer ist aus der DE-OS 14 38 278 bekannt. Die mit glatten, kegelstumpfförmigen Wänden versehene, am Ende der Hohlwellenbohrung befindliche Entschäumungskammer gestattet ein Ablaufen der mittels eines feststehenden, axialen Rohres zugeführten Kühlflüssigkeit über radiale Bohrungen in eine Verteilerkammer, die durch Zwischenwände derart unterteilt ist, daß ein Wirbeln der Kühlflüssigkeit gegenüber dem mit voller Geschwindigkeit betriebenen Läufer verhindert wird. Von der in der beschriebenen Weise unterteilten Verteilerkammer gehen schließlich Verbindungsstücke aus. durch welche die Kühlflüssigkeit den zu kühlenden Windungen zugeführt wird. Die in der Entschäumungskammer aus der Kühlflüssigkeit abgeschiedene Luft wird durch ein axiales, zentral in die Entschäumungskammer eingeführtes, feststehendes Rohr nach außen geleitet. Insgesamt erlaubt diese Anordnung infolge der von der Kühlflüssigkeit aufgenommenen, durch die Drehung des Läufers bedingten Zentrifugalkraft zwar eine gute Forderung der Kühlflüssigkeit in relaliv zur Hohlwelle radialer Richtung, jedoch wird der zugeführ· ten Kühlflüssigkeit in der eigentlichen Entschäumungskammer eine gegenüber der späteren Verteilerkammer relativ begrenzte Drehbewegung erteilt, was die Entschäumungsleistung gering hält. Eine Ewtschäumung an späterer Stelle, also etwa in der Verteilerkammef, 'ist nicht mehr möglich, weil die aus der Entschäufiiungskammer austretenden radialen Bohrungen keine Rückströmung von abgeschiedener Luft mehr zulassen.

Eine gleichfalls kegelstumpfförmig ausgebildete, in axialer Richtung beaufschlagbare Kammer dient nach der US-PS 35 19 861 zum Abscheiden von Stoffen mit einer größeren Dichte als 1 aus mittels einer Pumpe gefördertem Wasser. Am Ende der Kammer befindet sich zu diesem Zweck ein flaches Leitrad, welches den Austritt der schweren Stoffe durch Zentrifugalvirkung nach außen gestattet. Die Kühlung einer elektrischen Maschine mittels über eine Hohlwelle zugeführter Kühlflüssigkeit ist ferner nach der DE-OS 19 25 625 bekannt. Auch in diesem Falle wird die Kühlflüssigkeit durch Zentrifugalkräfte auf die zu kühlenden Windungen geleitet, doch ist dieses System nicht mit speziell der entschäumung dienenden Mitteln versehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer flüssigkeitsgekühlten elektrischen Maschine mit einem auf einer Hohlwelle angeordneten Läufer der eingangs genannten Art eine Entschäumungskammer mit einer verbesserten Entschäumungsleistung zu schaffen, so daß hierdurch auch die Kuhlieistung gesteigen wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die grundsätzlich in der beschriebenen Weise schon bekannt gewesene, in der Hohlwelle vorgesehene Entschäumungskammer erteilt der in sie eingeführten Kühlflüssigkeit infolge der sich radial nach innen erstreckenden Trennwände die gleiche Drehgeschwindigkeit, wie sie auch der Läufer

ω besitzt. Auf diese Weise wird bereits in der Entschäumungskammer eine sehr hohe Zentrifugalkraft auf die Kühlflüssigkeit übertragen, als deren Folge eine gegenüber der bekannt gewesenen, mit glatten Wänden ausgeführten Entschäumungskammer gesteigerte Ent-

J5 schäumungsleistung eintritt. Die entschäumte Kühlflüssigkeit staut sich zwischen den Trennwänden in der Entschäumungskammer auf. wohingegen die durch die Entschäumung abgeschiedene Luft durch die vorgeschlagenen ersten Öffnungen nach außen gelangen

•<° kann.

Die vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend wird die Erfindung anhand des in der

* > Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Als elektrische Maschine zeigt die Zeichnung einen

Generator, der einen Stator 10 mit Statorwicklungen 11 besitzt. In einem Gehäuse 12 des Generators ist die Hohlwelle 13 drehbar gelagert zu welchem Zweck sich

so an beiden Enden der Hohlwelle 13 Lager befinden. Das in der Zeichnung dargestellte rechte Ende der Hohlwelle 13 ist für den Anschluß an eine Antriebsmaschine für den Generator vorgesehen.

Auf der Hohlwelle 13 ist ein Rotor 14 befestigt, in

»s dessen Blechpaket 16 eine mehrere Pole bildende Rotorwicklung 15 angeordnet ist. Die Hohlwelle 13 ist mit einer axialen Bohrung 17 ausgeführt, in welche die Kühlflüssigkeit mittels einer zeichnerisch nicht dargestellten Pumpe zugeführt wird.

b° Für die Verteilung der Kühlflüssigkeit sind weiterhin Kyhjflussigkeitsverteiler 18 mit der Hohlwelle 13 verbunden, durch die Kühlflüssigkeit auf die Rolorwicklung gelangen kann. Weiterhin ist mit der Höhlwelle 13 eine Entschäumungskammer 19 fest verbunden. An der

f> Innenwandüng der Entschäumungskammer 19 sind in Umfangsrichtung beabstandete Trennwände 20 befestigt, die sich von der InnertWandüng ausgehend radial nach innen erstrecken, jede der Trennwände 20 besitzt

wenigstens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Kanal 21, der endseitig offen ist· auf diese Weise steht eine erste, nach außen führende öffnung 22 mit dem Innern der Entschäumungskammer 19, in Verbindung.

Der von der Hohlwelle 13 entfernt liegende Abschnitt der Entschäumungskammer IS ist von einem ringförmigen Mantel 23 umgeben, der einen Ringraum 36 bildet, in den eine in der Wandung der Entschäumungskammer 19 vorgesehene /weite öffnung 35 einmündet. Schließlich zeigt die Zeichnung als ein vorteilhaft in der Entschäumungskammer kühlbares elektrisches Bauteil einen darin untergebrachten Stromrichter 37.

Während des Betriebes wird die Hohlwelle 13 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit angetrieben; die über die axiale Bohrung 17 zugeführte Kühlflüssigkeit gelangt teilweise über den Kühlflüssigkeitsverteiler 18 auf die Rotorwicklung 15, während ein anderer Teil der Kühlflüssigkeit in die Entschäumungskammer 19 strömt, in welcher sie durch Zentrifugalkraft gegen die von den sich radial erstreckenden Trennwänden 20 unterteilte zylindrische innenwandungder Entschäurnungskamrner 19 gedruckt wird. Die Kühlflüssigkeit bildet doüei eine von den Trennwänden 20 unterbrochene, ringförmige Schicht auf der Innenwandung der Entschäumungskammer 19. Da die Kühlflüssigkeit selbst schwerer als Luft

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20 oder Schaum ist, gelangt entschäumte oder im wesentlichen entschäumte Kühlflüssigkeit in Nähe der genannten zylindrischen Innenwandung aer Entschäumungskammer 19, während Schaum und Luft sich im Anschluß an die entschäumte oder im wesentlichen entschäumte Kühlflüssigkeit in radialer Richtung nach innen absetzen. Die entschäumte Kühlflüssigkeit tritt dann durch die zweite öffnung 35 in den Ringraum 36, von wo sie mit Hilfe einer Pumpe zum Zwecke der Rückführung in den Kreislauf entnommen wird. Luft, Schaum oder auch überschüssige Kühlflüssigkeit können durch die Kanäle 21 in den Trennwänden 20 austreten. Dieser Austritt vun Luft, Schaum bzw. überschüssiger Kühlflüssigkeit wird noch durch die Zentrifugalwirkur g innerhalb der Kanäle 21 gefördert, so daß die erwähnten Stoffe in kurzer Zeit durch die nach außen führenden, ersten Öffnungen 22 austreten können.

Die vorstehend beschriebenen Trennwände 21 innerhalb der Entschäumungskammer 19 lassen sich auch durch sich radial erstreckende R. Ure ersetzen, die derart in das Innere der Entschäuiriünfskammer 19 vorstehen, daß sie in der gleichen Weise wie die Kanäle 21 der Ausscheidung von Luft, Schaum bzw. überschüssiger Kühlflüssigkeit dienen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine mit einem auf einer Hohlwelle angeordneten Läufer, durch die die Zuführung der Kühlflüssigkeit erfolgt und die mit einer Entschäumungskammer zur Entschäumung der Kühlflüssigkeit in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Entschäumungskammer (19) mehrere in axialer Richtung verlaufende, sich von der Innenwand radial nach innen erstreckende Trennwände (20; Rohre) aufweist, von denen jede mit wenigstens einem sich radial erstreckenden und an seinen Enden offenen Kanal (21) versehen ist, der mit einer nach außen führenden ersten Öffnung (22) in der Wand der Entschäumungskammer (19) in Verbindung steht

2. Flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand der Entschäumungskammer (19) eine zweite Öffnung vorgesehen ist, die von einem in einem feststehenöe-a Maschinenteil ausgebildeten Ringraum (36) umgeben ist

3. Flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entschäumungskammer (19) ein elektrisches Bauteil (Stromrichter 37) angeordnet ist

4. Flüssigkeitsgekühlte elekuische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände jeweils durch mehrere sich von der Wand der Entschäumungskammer (19) radial nach innen erstreckende Rohre gebildet sind.