DE2345810C2

DE2345810C2 - Vorrichtung zur Kühlung der Ständerzähne elektrischer Maschinen

Info

Publication number: DE2345810C2
Application number: DE19732345810
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 4330 Mülheim Duffert
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1973-09-11
Filing date: 1973-09-11
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE2345810A1; JPS5411481B2; JPS5054810A

Description

so

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung der Ständerzähne elektrischer Maschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Verrichtung ist aus der US-PS 16429 bekannt Dort sind im Bereich der Endzähne in den radial innenliegenden Endbereichen der radialtangentialen Kühlschlitze I-förmige Drosselglieder angeordnet, welche den radialen Eintritt des Kühlgases In die radial-tangentialen Kühlschlitze ganz öder zumindest weitgehend unterbinden. Hierdurch soll eine so Kühlgajführung erreicht werden, bei welcher das Kühlgas durch radiale Kühlschlitze und daran anschließende axiale Bohrungen in die radial-tangentialen Kahlschlitze eintritt Die äußerst engen radialen Kühlschlitze werden hierbei dadurch gebildet, daß jedes zweite Statorblech im Zahnbereich mit entsprechenden Schlitzen versehen wird. Bei der bekannten Vorrichtung wird von der Annahme ausgegangen, daß durch eine Vielzahl enger Kühlkanäle mit einer großen Oberfläche und einem intensiven Kontakt zwischen der Oberfläche und dem Kühlgas eine intensive Kühlung der Endzähne erzielt werden kann. Diese Annahme trifft in der Praxis jedoch nicht in dem erwarteten Ausmaß zu, da bei einer derartigen Küblgasfübrung erhebliche Strömungsverluste entstehen und die Lüfter nur relativ geringe Druckdifferenzen erzeugen. Außerdem erfordert bei der bekannten Vorrichtung die Herstellung der radialen Kühlschlitze und der axialen Bohrungen einen erheblichen Aufwand.

Bei einer weiteren, aus der DE-AN P 12 116 D bekannten Vorrichtung zur Kühlung der Ständerzähne elektrischer Maschinen ist das Ständerblechpaket mit in axialer Richtung abwechselnd aufeinanderfolgenden radialen Kühlschlitzen für die Zufuhr bzw. Abfuhr des Kühlgases versehen, wobei die Verbindung der radialen Kühlschlitze durch axiale Kanäle erfolgt. Die radialen Kühlschlitze werden hierbei durch radiale Druckstege gebildet, wobei die zum Teil gekrümmt verlaufenden Druckslege gleichzeitig als Leitwände für die Kühlgasströmung dienen. Eine Beeinflussung der Kühlgasströmung durch im Bereich der Kühlschlitze gebildete Drosselstellen ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Kühlung der Ständerzähne elektrischer Maschinen der eingangs genannten Art mit geringem baulichen Aufwand die Kühlung der Ständerzähne und insbesondere der Endzähne weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich in den mit geringem Aufwand herstellbaren radial-axialen Kühlschlitzen eine weitgehend unbehinderte Kühlgasströmung mit geringen Strömungsverlusten, so daß im Vergleich zu der aus der US-PS 31 16429 bekannten Vorrichtung trotz der relativ kleinen Oberfläche die Kühlwirkung durch den erheblich vergrößerten Kühlgasdurchsatz verbessert wird. Da sich die radial-axialen Kühlschlitze nur etwa bis zur Mitte einer Zahnhöhe erstrecken, wird die Kühlung auf denjenigen Bereich der Zähne konzentriert in dem die höchste Erwärmung auftritt Außerdem werden die Drosseisteilen durch Abbiegung der ohnehin vorhandenen Druckstege gebildet, wodurch der bauliche Aufwand wetter verringert wird. Mit der für die Drosselstellen gegebenen Dimensionierung wird schließlieh eine für die Kühlwirkung besonders günstige Aufteilung des Kühlgasstromes erreicht bei welcher ein erster Anteil des Kühlgases direkt in radialer Richtung aus bzw. zu dsn radial-tangentialen Kühlschlitzen strömt und bei welcher ein zweiter Anteil des Kühlgases durch die radial-axialen Kühlschlitze strömt

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert Dabei zeigt

Fig. I einen Längsschnitt durch einen Teil des Ständerblechpaketes im Bereich der Endzähne;

Fig.2 eine perspektivische Ansicht eines Ständerzahnes von einem Querschnitt entsprechend der Schnittlinie 11-11 nach F i g. 1 aus und

Fig.3, 4 und 5 jeweils eine Aufsicht auf einen Ständerzahn mit jeweils unterschiedlich geformten Druckstegen.

In F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Teil des

Ständerblephpaketes i an einem axialen Ende dargestellt. Das Ständerblechpaket I ist dabei durch die Druckplatte 2 und die Druckfinger 3, die in gleicher Weise auch am anderen axialen Ende angeordnet sind, zusammengehalten. Das Ständerblechpaket ί ist in dem dargestellten Ausschnitt durch radial-tangential verlaufende Kühlschlitze 4,5 und 6 in die Teilpakete 7,8,9 und 10 unterteilt. Durch diese radial-tangentialen Kühlschlitze wird ein KSiügas zur Kühlung des Ständerblechpaketes 1 gedrückt, wie noch später beschrieben wird.

Mit der gestrichelten linie 11 ist der Nutengrund einer Wicklungsnut angedeutet, da der dargestellte Längsschnitt etwa durch die Mitte eines Ständerzahnes geht Um nun diese Ständerzähne ausreichend zu kühlen, sind in der Mitte der Zähne zusätzliche radial-axial verlaufende Kühlschlilze 12, 13 und 14 vorgesehen, die sich in etwa bis zur Mitte einer Zahnhöhe erstrecken. In der perspektivischen Ansicht eines Zahnes nach Fi g. 2, die gleichzeitig eine Aufsicht auf die Stirnseite eines Zahnes entsprechend der Schnittlinie U-II nach F i g. 1 zeigt, ist die Ausbildung der beiden radial-axialen Kühlschlitze 13 und 1;-deutlicher zu erkennen.

In den radial-tangentialen Kühlschlitzen 4, 5 und 6 sind insbesondere zur Abstandshalterung radial verlaufende Druckstege angeordnet, die sich teilweise bis in die Zahnköpfe erstrecken. Diese Druckstege, von denen insbesondere in F i g. 2 die beiden Druckstege 15 und 16 in dem radial-tangentialen Kühlschlitz 4 besonders gut zu erkennen sind, sind nunmehr im Bereich des radial-axialen Kühlschlitzes 13 derart zu diesem hin abgebogen, daß der verbleibende radiale Strömungsquerschnitt in dem radial-tangentialen Kühlschlitz 4 etwa bis auf die Breite des radial-axialen Kühlschlitzes 13 verringert wird, so daß sich dadurch eine Drosselstelle 20 ergibt Die entsprechenden Druckstege 17 und 18 im radial-tangentialen Kühlschlitz 5 sind in gleicher Weise gebogen, so daß hier eine Drosselstelle 21 (F i g< 1) entsteht Durch diese Einschnürung kann der Kühlgassti om 23, der die radial-tangentialen Kühlschlitze vom Läufer her radial nach außen durchströmt, nur im geringen Umfang direkt in die radial-tangentialen Kühlschlitze 4₍ 5 und 6 eintreten; er strömt daher zunächst in die radial-axialen Kühlschlitze 12,13 und 14 der Zähne 7,8 und 9 und erst radial außenliegend zu den Drosselstellen 20, 21 und 22 in die radial-tangentialen Kühlschlitze 4, 5 und 6 zwischen den einzelnen Druckstegen 15 und 16 bzw. 17 und 18 sowie 19. Auf diese Weise werden die Endzähne zusätzlich und ausreichend gekühlt

in In Fig.3 ist in einer Ansicht auf den Ständerzahn 8 nach Fi g. 2 der Verlauf der Kühlgasströmung bei einer Saugbelüftung gezeigt, bei der das Kühlgas radial von außen nach innen zum Läufer strömt Die Druckstege 15 und 16 weisen hierbei die gleiche Form wie nach F i g. 2

π auf. Wie aus der Fig.3 zu ersehen ist, strömt das Kühlgas entsprechend den Stromlinien 24 jeweils zwischen den Druckstegen 15 land 16 und einem mittleren Drucksteg 25, der oberhalb des radial-axialen Kühlschlitzes 13 endet, bis zu diesem Kühlschlitz und oberhalb der Drosselstelle 20, die durch die entsprechende Abbiegungen der Drucksiege 15 und 16 geschaffen ist, in axialer Richtung in den radial-axialen Kühlschlitz 13 ein und dann nach unten entsprechend der Pfeilspitze 26 ab.

In F i g. 4 ist eine andere Form zweier Druckstege 27 und 28 gezeigt Diese Druckstege 27 und 28 sind dabei am Zahnkopf etwa hakenförmig nach innen zum radial-axialen Kühlschlitz 13 umgebogen, so daß sich auch hierbei eine Drosselstelle 29 ergibt und das

jo Kühlgas durch den radial-axialen Kühlschlitz 13 gezwungen wird.

In F i g. 5 ist ein breiterer Ständerzahn 30 gezeigt, der drei radial-axiale Kühlschlitze 31,32,33 aufweist Dabei verläuft zwischen jedem dieser Kühlschlitze bzw. einem Kühlschlitz und der Nutflanke jeweils ein Drucksteg 34, 35,36 und 37. Jeder dieser Druckstege ist auch hierbei im Bereich der radial-axialen Kühlschlitze 31,32 und 33 entsprechend abgebogen, so daß sich Drosselstellen 38, 39 und 40 ergeben, durch die das Kühlgas in die radial-axialen Kühlschlitze 31, 32 und 33 abgedrängt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

U Vorrichtung zur Kühlung 4er Ständerzähne elektrischer Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, deren Ständerblechpaket mit radial-tangential 5 verlaufenden und durch radiale Druckstege gebildeten Kühlschlitzen versehen und von einem im Maschinengehäuse durch einen Lüfter umgewälzten Kühlgasstrom gekühlt ist, wobei zumindest im Bereich der Endzähne in den radial-tangentialen Kühlschlitzen Drosselstellen gebildet sind, derart, daß ein Teil des Kühlgases durch in die Zähne eingebrachte radial verlaufende Kühlschlitze und axial verlaufende Kühlkanäle in die radial-tangentialen Kühlschlitze eintritt, dadurch gekenn- zeichnet, daß die radialen Kühlschlitze und die axialen Kühlkanäle als gemeinsame radial-axial verlaufende Kühlschlitze (12, 13, 14; 31, 32, 33) ausgebildet sind, welche sich etwa bis zur Mitte einer Zahnhöhe eistrecken und daß die Drosselstellen (20, 21, 22; 29; 38,39,40) durch radiale Druckstege (15 bis 19; 27, 28; 34 bis 37) gebildet sind, welche im Bereich der radial-axialen Kühlschlitze (12, 13, 14; 31,32,33) derart zu diesen hin abgebogen sind, daß der verbleibende freie Strömungsquerschnitt in den radial-tangentialen Kühlsch^tzen (4, 5, 6) bis angenähert auf die Breite der radial-axialen Kühlschütze (12,13,14; 31,32,33) gedrosselt ist.

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei im Bereich eines Zahnes jo beiderseits epes radial-axialen Kühlschlitzes (12 bis 14; 31 bis 33) verlaufende Du-ckstege (15 bis 19; 34 bis 37) derart wellenförmig gebogen sind, daß sich jeweils zwei Wellenberge im R$reich eines radialaxialen Kühlschlitzes (12 bis 14; 31 bis 33) Ja gegenüberstehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Druckstege (27, 28) an ihren radial innenliegenden Enden hakenförmig zum jeweiligen radial-axialen Kühlschlitz (13) umgebogen sind

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstellen (20 bis 21; 39; 38 bis 40) im Bereich zwischen Zahnkopf und der halben radialen Höhe der radial-axialen « Kühlschlitze (12 bis 14;31 bis 33) liegen.