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Kühlradiator für öltransformatoren Die Erfindung betrifft einen Radiator
zum Kühlen von ö.ltransformatoren mit mehreren Gliedern, die Durchflußräume für
das zu kühlende öl bilden und mit einander zugekehrten Breitseiten parallel zueinander
angeordnet sind, so daß sie die zwischen ihnen liegenden Lufträume für die Kühlluft
begrenzen.
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Es ist bekannt, Radiatoren dieser Art für flüssigkeitsgekühlte Großtransformatoren
zu verwenden, um die überschüssige Wärme wartungsfrei abzuführen; Zu diesem Zweck
sind die bekannten Radiatoren unmittelbar an einem Radiatorenkasten angeflanscht.
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Mit zunehmendem Leistungsbedarf und mit zunehmendem Bestreben, kostengünstigere
Einheiten zu entwickeln, werden immer leistungsfähigere Transformatoren gebaut,
die nur dann mit Erfolg zu verwirklichen sind, wenn auch die erhöhte Wärmeabfuhr
auf kleinstmöglichem Raum durchführbar ist, da diese Großtransformatoreneinheiten
in der Regel als sogenannte Wandertransformatoren gebaut werden und daher über Straße
oder Schiene zu ihrem Einsatzort gelangen müssen. Ihre äußeren Abmessungen sind
daher z.B. durch das Bahnprofil fest begrenzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kühlradiator für
öltransformatoren zu schaffen, der gegenüber den.bekannten Radiatoren einen wesentlich
besseren Wirkungsgrad aufweist und keinen höheren fertigungstechnischen Aufwand
erfordert.
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Diese Aufgabe ist bei einem Radiator der eingangs genannten Artgemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens in den der.l Zufluß des zu kühlenden
Öles benachbarten Gliedern Einengungen des Durchflußraumes vorhanden sind, die einen
Teil des durchfließenden Öles zu den besser gekühlten Längsrändndes Gliedes leiten.
Dadurch wird erreicht, daß in jedem Glied des Transformators das bl so geführt wird,
daß eine optimale Kühlung des Öles gewährleistet ist, da an den Längsndern des Gliedes
so wohl eine bessere Abführung der Wärme durch Nonvektion als auch
zusätzlich
eine Abgabe der Wärme durch Strahlung erfolgt. Diese Einengungen lassen sich auch
ohne erhöhten Fertigungsaufwand ohne weiteres dadurch herstellen, daß z.B. die Einengung
durch mindestens eine rippenartige Einprägung in der Seitenwand des Gliedes gebildet
ist. Wird beispielsweise ein Radiator in bekannter Weise äus zwei Blechschalen gebildet,
dann kann man diese Einprägungen bereits beim Prägen der Schalen ohne weiteren Arbeitsgang
herstellen.
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Die rippenartige Einprägung kann quer zur Strömungsrichtung des Öles
verlaufen. Wird der Durchflußquerschnitt des Gliedes im Bereich der Linengung dann
genügend stark verkleinert, dann wird dadurch erreicht, daß der bei einem Glied
ohne Einengung stärkere Durchfluß des Öles im Bereich der Strömungsmittelachse zu
einem größeren Drosselwiderstand des durch die Einengung gebildeten Drosselspaltes
führt. Dies hat aber wiederum zur Folge, daß das Öl dann den Durchfluß durch von
der Strömungsmittelachse weiter entfernte Gebiete sucht und so ein Teil des durchfließenden
Öles zu den besser gekühlten Längsrändern des Gliedes geleitet wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Längsachse der Einprägung zu beiden Seiten der Strömungsmittelachse in der
Strömungsrichtung gesehen in divergierenden Richtungen verläuft. Dadurch wird durch
den Verlauf der Linprägung die Öl strömung zu den Längsrändern des Gliedes geleitet
und dadurch die angestrebte Wirkung noch besser erreicht.
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Diese Maßnahme hat auch noch den Vorteil, daß in der durch die Linprägung
gebildeten Rinne auf der Außenseite der Außenwand des Gliedes die Gefahr von Ablagerungen,z.B.
Ansammlungen von Wasser, bei im Freien aufgestellten Transformatoren verringert
wird.
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Durch die Einengung in jedem Glied wird nicht nur der blfluB im Glied
so beeinflußt, daß das öl zu den besser gekühlten Längsrändern
des
Gliedes geleitet Wird, sondern es wird-dadurch auch eine Durchwirbelung des ölstromes
bewirkt, die die Ausbildung von Stromfttden mit verschiedenen Temperaturen verhindert.
Um diese Wirkung der Erfindung noch weiter zU verbessern1 ist bei einer orteilhaften
Ausfthrungsform der Erfindung vorgesehen, daß jede Einengung nur durch eine Einprägung
in einer Seitenwand des Gliedes gebildet ist Und daß in der Strömungsrichtung des
öles gesehen mindestens zWei Einprägungen unmittelbar hintereinander angeordnet
sind, von denen die eine in der einen Seitenwand und die andere in der anderen Seitenwand
angeordnet sindtso daß der ölstrom durch die labyrinthartige Umlenkung zusätzlich
verwirbelt wird.
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Hierbei ist es voçteilhaft, vorzusehen, daß die Glieder im Radiator
so angeordnet sind, daß die gleiche Einprägungen aufweisenden Seitenwände einander
benachbarter Glieder einander zugekehrt sind, so daß-die EinprAgungen beider dieser
Seitenwände Erweiterungen des Zwischenraumes zwischen den Gliedern bilden.
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Dadurch erweitert sich der den Luftrãum~-für~die Kühlluft bildende
Zwischenraum zwischen den Gliedern an den Stellen, wo sich die Einprägungen befinden,
was zu einer Verwirbelung des Luftstromes und damit ebenfalls zu einer besseren
Kühlwirkung führt.
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Weiterhin ist vorteilhaft, vorzusehen, daß der Durchflußquerschnitt
einer Einengung mit zunehmendem Abstand von der Strömungsmittelachse abnimmt. Dadurch
kann noch zusätzlich gefördert werden, daß ein möglichst großer Teil des durchfließenden
Öles zu den besser gekühlten Längsrändern des Gliedes geleitet wird.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung von in den-Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen unten abgebrochen dargestellten vertikalen
Längsschnitt nach der Linie 1 - 1 in Fig.2 eines ersten Ausführungsbelspieleg eines
Kühlradiators gemäß der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - 11 in
Flgelt Fig. 3 und 4 der Fig. 2 entsprechende Darstellungen eines zweiten und dritten
Ausführungsbeispials; Fig. 5 einen Teilschnitt nach der Linie V - V in Fig. 4.
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Der in den Fig. 1 und dargestellte Radiator zum Kühlen von Öltransformatoren
weist fünf gleichlange Glieder ll.und vier zu dem in Fig. 1 links dargestellten
Ende des Radiators abgestuft immer kürzer werdende abgestufte Glieder 12tnd 12'
auf, die an ihren oberen Enden zum Zuführen des in dem in der Zeichnung nicht dargestellten
Transformators erwärmten Ols mit einem gemeinsamen ersten Verbindungsraum 13~und
an ihren unteren Enden zum Zurückführen des in den Gliedern 11,12 und 12' gekühlten
öles in den Transformator mit einem gemeinsamen zweiten in der Zeichnung nicht dargestellten
Verbindungsraum verbunden sind. Jeder dieser beiden Verbindungsräume weist an dem
in Fig. 1 rechts liegenden Ende des Radiators je einen Anschlußstutzen auf, von
denen der Anschlußstutzen I4 des ersen Verbindungsraumes 13 in Fig. 1 dargestellt
ist. Die je einander benachbarten Glieder 11, 12 und 12' sind je in einem Abstand
voneinander angeordnet, so daß s~ch~zwischen ihnen~e ein Luftraum 15 für die Kühlluft
befindet.
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12 Jedes der Glieder 11/und 12' besteht aus zwei Schalen 16 und 17,
die hochgestellte Ränder 18 und eingeprägte Rippen 19 aufweisen. Die Rippen 19 erstrecken
sich in jedem Glied von oben nach unten und ragen so tief in den Hohlraum der Schale
16 hinein, daß bei zwei mit ihren Rändern 18 aneinandergelegten Schalen 16 und 17
sich die Rippen 19 berühren und dadurch den Durchflußraum eines jeden Gliedes in
von oben nach unten verlaufende Durchflußkanäle 21/unterteilen. Die Rippen sind
an ihren oberen und unteren Enden unterbrochen, so daß die oberen und unteren Enden
der Durchflußkanäle durch einen Verteilerraum 22 am oberen Ende eines jeden Gliedes
und einen entsprechenden Sammelraum am unteren Ende eines jeden Gliedes miteinander
verbunden sind. Die Flächen, mit denen sich die zwei ein Glied bildenden Schalen
16 und 17 miteinander berühren, also die in einer Ebene liegenden Kantenflächen
des Randes 18 und-die Rippen 19, sind in Fig. 2-punktiert, um dadurch anzudeuten,
daß es sich bei diesen Flächen um Schweißsteilen handelt, an denen die beiden Schalen
miteinander verschweißt sind.
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Im mittleren Teil ihres oberen und unteren Endes bildet jede Schale
einen halbbogförmigen Stutzen 23, w diesen Stutzen liegen jeweils zwei benachbarte
Glieder 11,/und 12' aneinander und begrenzen dadurch die den Gliedern zugekehrte
Seite der Verbindungsräume, also bei der Darstellung nach Fig. 1 die untere Seite
des ersten -Verbindungsraumes 13. Um die Verbindungsräume nach außen abzuschließen,
sind auf die an den jeweiligen Verbindungsraum angrenzenden äußeren Ränder 24 (Fig.3)
der Wange der Glieder 11,12 - und - 12 - a1brohre äfgeschweißt,~von denen in den
Fig. 1 und 2 das Halbrohr 25 des ersten Verbindungsraumes 13 dargestellt ist. Da
beim dargestellten Ausführungsbeispiel die äußeren Glieder 12 ion ihren oberen Enden
abgestuft sind, verläuft der erste Verbindungsraum 13 an seinem in Fig. 1 links
liegenden äußeren Ende in einem Winkel schräg nach unten. Dementsprechend ist auch
das Halbrohr 25 an seinem dem Anschlußstutzen 14 abgekehrten Ende nach unten abgewinkelt.
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Jedes der Glieder 11 und 12, also mit Ausnahme des Gliedes 12', weist
im Verteilerraum 22 eine Einengung auf, die einen Teil des durchfließenden öles
zu den besser gekühlten, sich längs den Längsrändern des Gliedes erstreckenden Durchflußkanälen
21' leitet. Diese Einengung ist durch je eine in den Durchflußraum des Gliedes hineinragende,
sich quer zur Durchflußrichtung erstreckende rippenartige Einprägung 31 in jeder
von den ein Glied bildenden Schalen 16 und 17 gebildet, so daß dadurch im Durchflußraum
des Gliedes ein sich quer zur Durchflußrichtung des Öles erstreckender verengter
Drosselspalt 32 entsteht. Dieser Drosselspalt hat die Wirkung, daß überall dort,
z.B. in den der Strömungsmittelachse benachbarten Durchflußkanälen 21, wo bei einem
Glied ohne diese Einengung die größte Menge des Öles durchfließt, der Drosselwiderstand
sehr stark ansteigt, so daß das Öl den Weg durch die Durch flußkanäle sucht, wo
die Drosselwirkung wegen der geringeren Durchflußmenge kleiner ist. Es ergibt sich
dadurch eine wesentlich gleichmäßigere Verteilung des Durchflusses durch die verschiedenen
Durchflußkanäle
21. Die Einprägung 31 ist an ihren Enden unterbrochen, so daß der ölfluß durch die
äußeren Durchflußkanäle 21' durch die Drosselwirkung des Drosselspaltes 32 nicht
behindert wird. Diese äußeren Durchflußkanäle 21' werden von der zufließenden kalten
Luft umspült und~könnet die Warme auch nach außen abstrahlen, so daß hier die beste
Wärmeabfuhr gewährleistet ist.
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Durch den Drosselspalt 32 wird darüber hinaus erreicht, daß der zustrom
beim Durchfließen des Drosselspaltes verwirbelt wird, so daß die Ausbildung von
Stromfäden verschiedener Temperatur weitgehend vermieden wird, was sich ebenfalls
günstig auf den Wirkungsgrad des Radiators auswirkt.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist anstelle der
Rippen31 zur Bildung der Drosselspalte für die einzelnen Durchflußkanäle 21 ein
Streifen 33 vorgesehen, der zwischen den Wänden der beiden Schalen 16 und 17 eingeklemmt
ist und auf den oberen Enden der Rippen 19 aufliegt. Dieser Streifen kann aus gewelltem
Blech bestehen. Er kann aber auch als Massive Leiste ausgebildet sein, die mit in
der Durchflußrichtung durchgehenden Durchflußbohrungen 34 versehen ist. Durch die
Anzahl und den Durchmesser dieser Bohrungen kann der gewünschte Drosselspalt beliebig,
z.B. so eingestellt werden, daß der Durchflußquerschnitt des Drosselspaltes mit
zunehmendem Abstand von der Strommittellinie zunimmt, also für die den Durchflußkanälen
21 benachbarten Durchflußkanäle 21 größer ist als für die beiden mittleren Durchflußkanäle
21. Die Leiste 33 kann hierbei aus Metall bestehen und an einer der Schalen 16 oder
17 angeschweißt sein. Dies hat den Vorteil, daß der Streifen sich nicht auf den
oberen Enden der Rippen 19 abzustützen braucht. Der Streifen kann aber auch aus
einem hitzebeständigen Kunststoff bestehen, um dadurch eventuelle Vibrationsgeräusche
zu vermeiden.
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In den Fig. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei dem mindestens zwei rippenartige Einprägungen 35 und 36 vorgesehen sind, deren
Längsachsen zu beiden Seiten der Strömungsmittelachse in der Strömungsrichtung gesehen
in divergierenden Richtungen verlaufen. Hierbei wird jeweils ein Drosselspalt durch
eine Einprägung gebildet.
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Die Einprägung 35 ist in der einen Schale 37 und die Einprägung 36
in der anderen Schale 38 vorgesehen, so daß die durch die beiden in Strömungsrichtung
hintereinanderliegenden Einprägungen 35 und 36 gebildeten Drosselipalte 39 bzw.
41 den zustrom labyrinthartig umlenken und dadurch eine zusätzliche Verwirbelung
bewirken. Neben der allein durch die Drosselwirkung bewirkten Leitung des oeles
zu den besser gekühlten Längsrändern in den Durchflußkanälen 21' wird auch durch
den divergierenden Verlauf der Einprägungen eine solche Leitung des Öles gefördert.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die so gebildeten Glieder im Radiator so angeordnet,
daß die gleiche Einprägungen aufweisenden Seitenwände 37 benachbarter Glieder einander
zugekehrt sind, so daß die Einprägungen 35 beider dieser Seitenwände 37 Erweiterungen
des Luftraumes zwischen den Gliedern 42 und 43 bilden, die eine Verwirbelung des
Luftstromes zur Folge haben, was zur besseren Kühlwirkung beiträgt. In Fig. 5 sind
nur zwei einander benachbarte Glieder 42 und 43 dargestellt. Das nächste benachbarte
Gliederpaar ist in der gleichen Weise angeordnet, so daß dann auch die Seitenwände
38 mit den Einprägungen 36 einander zugekehrt sind, so daß dadurch auch durch diese
Einprägungen im Luftraum zwischen den Gliedern Erweiterungen gebildet werden.
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Der divergierende Verlauf der Mittelachsen der Einprägungen 35 und
36 hat auch noch den Vorteil, daß sich dadurch bei z.B.
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im Freien aufgestellten Transformatoren in den durch die Einprägungen
35 gebildeten Rillen an der Außenfläche der Seitenwände 37 und 38 keine Ablagerungen
bilden können, oder wenn sie sich bilden, durch Regenwasser od.dgl., leicht ausgespült
werden, weil das Wasser dann entlang den schrägen Rinnen abläuft.
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Um eine möglichst stark durchwirbelte Strömung über die ganze Länge
des Gliedes zu erhalten, können mehrere Einprägungen 35 und 36 hintereinander über
die ganze Länge des Gliedes angeordnet sein, wie das durch die Einprägung 44 in
Fig. 4 angedeutet ist.
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Die durch die Einprägungen 31, 35 und 36 gebildeten Drosselspalte
32 bzw. 39 und 41 haben je über ihre ganze Länge eine gleichbleibende Weite und
damit je Längeneinheit gleichbleibende Durchflußquerschnitte Um die angestrebte
Leitung des Öles zu den von der Strömungsmittelachse entfernteren Durchflußkanälen
zu fördern, können die Drosselspalte eine mit zunehmendem Abstand von der Strömungsmittelachse
zunehmende Weite und damit zunehmende zu Durch Durchflußquerschnitte aufweisen,
was durch entsprechende Ausbildung der Einprägungen leicht erreichbar ist.