DE2416859A1 - Vorrichtung zur uebertragung von waerme - Google Patents

Description

Deutsche ITT Industries GmbH M. Zsuppan -2

78 Freiburg, Hans-Bunte-M-.r.. 19 Pat.Dr.Rl/Be

4. April 19 74

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER .HAFTUNG

FREIBURG I. B.

Vorrichtung zur übertragung von Wärme

Die Priorität der Anmeldung Nr. 73 055 964 vom 19. April 1973 in Schweden wird beansprucht.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur übertragung von · Wärme zwischen einem beweglichen, vorzugsweise rotierenden Teil (Roter) und einem stationären Teil (Stator), sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Erhöhung der Kühlung eines Dreiphasen-Kurzschlußmotors. Die Wicklungen eines derartigen Motors erzeugen bei Betrieb desselben Wärme, die zur Vermeidung von zu hohen Temperaturen im Motor abgeführt werden muß.

Normalerweise geschieht dies durch Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft. Manchmal ist es jedoch notwendig, die wärmeübertragende Oberfläche zu vergrößern, indem man das Motorengehäuse mit Rippen versieht, wodurch die Kühlung der Stator- ■ wicklungen verstärkt wird.

Um die Kühlung der Rotorwicklungen zu verstärken, wird z. 3* an der Motorwelle ein Flügel angebracht, um dadurch einen ver-

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M. Zsuppan -2 2416859 stärkten Luftstrom im Rotor zu erzeugen.

Bei Elektromotoren von Eintauchpumpen ergeben sich besondere Probleme, da die Luftzufuhr naturgemäß begrenzt ist. Eine derartige Pumpe wird normalerweise durch Wärmeaustausch mit dem umgebenden abzupumpenden Medium gekühlt, daß bei Lenzpumpen zwangsweise das Motorengehäuse umspült.

Besitzt der Motor zur Geschwindigkeitsregelung einen großen Rotorwiderstand, so ist die Hitzeentwicklung in -den Rotorwicklungen erheblich und verursacht hohe Lagertemperaturen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine wirkungsvolle Wärmeableitung gewährleistet. Dies wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der rotierende Teil 1 mit einer Reihe von Ringelementen 4 versehen ist, die konzentrisch zur Rotationswelle 2 liegen und sich axial erstrecken, daß die Ringelemente 4 während der Drehbewegung des rotierenden Teils 1 sich in den Zwischenraum einer Reihe stationärer zur Rotationswelle 2 ebenfalls konzentrisch liegender Ringelemente bewegen, daß letztere an einem im Bezug auf den rotierenden Teil 1 stationären Teil 3 angebracht sind, daß auf diese Weise die Wärme zwischen dem rotierenden Teil 1 und dem stationären Teil 3 übertragen wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

In den Figuren bedeutet 1 der Rotor eines Elektromotors, 2 die Motorwelle, 3 den Stator, der an dem Motorgehäuse befestigt ist, 4 Ringeleimente, die sich von dem Rotor axial erstrecken, 5 nichtrotierende Ringelemente und 6 Pfeile, die den Weg der Wärmeüberführung anzeigen.

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Durch Anbringung von nahe beieinander liegenden Metallplatten, die an eine Wärme-bzw. Kühlquelle angeschlossen sind,läßt sich manchmal zwischen zwei Platten eine sehr gute Wärmeübertragung erzielen. Es hat sich gezeigt, daß diese Wärmeübertragung dreimal größer ist als bei freier Konvektion. Wenn außerdem die verschiedenen Platten dazu gebracht werden, eine Bewegung zueinander auszuführen, dabei gleichzeitig aber den Abstand einhalten^ ,läßt sich eine weitere Verstärkung erreichen. Diese Überlegungen finden nach der Erfindung Anwendung in der speziellen Ausbildungsform, die nun beschrieben wird.

Der Rotor 1 eines Elektromotors ist an dem einen Ende oder eventuell an den beiden Enden axial verlängert, die Verlängerungen bestehen aus einer Reihe von zur Motorwelle konzentrischen Ringelementen 4 mit einem Luftzwischenraum zwischen jedem Ringelement. Jedes Ringelement ist 1-10 mm, vorzugsweise 3-5 mm stark. Auf einem an dem Motorgehäuse oder von dem Motor angetriebenen Objekt angebrachten stationären Teil 3 sind weitere Ringelemente ausgebildet, die ebenfalls zur Motorwelle konzentrisch liegen und einen solchen Durchmesser besitzen, daß sie in die Zwischenräume der zuvor genannten Ringelemente 4 passen, ohne daß dabei deren Drehbewegung behindert wird. Der Raum zwischen der Manteloberfläche eines rotierenden und eines stationären Ringelementes beträgt 0,1 bis? 3 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,7 mm. Das Material der Ringelemente kann ein Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit sein, z. B. Aluminium oder Kupfer mit einer porösen geschwärzten Oberfläche.

Es ist sogar möglich, sogenannte Wärmeröhren in den Ringen anzubringen, um die Temperaturverringerung in denselben abzuschwächen. Unter Wärmeröhren versteht man Röhren, die einen Stoff enthalten, der an den einem Ende der Röhre verdampft und an den anderen Ende kondensiert und so zu einer guten

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M. Zsuppan -2 Wärmeleitung beiträgt.

Als Beispiel, was man mit der Erfindung erreichen kann, sei erwähnt, daß in dem speziellen Fall, bei dem Luft das um-

2 gebende Medium ist, bei freier Konvektion 40 Watt/dem über-

2 tragen werden können,daß jedoch 120 Watt/dm übertragen v/erden können, ohne daß die zwei Oberflächen sich gegeneinander bewegen, wenn die wärmeübertragende Oberflächen gemäß der Erfindung angebracht, sind. Bei 800 Umdrehungen /min. und einem Rotordurchmesser von 100 mm steigt die Wärmeübertragung um v/eitere 30%.

Das Medium in den Zwischenräumen der Wärmeübertragungsoberflächen ist vorziignwei.se Luft, aber andere Stoffe sind ebenfalls möglich.

Die Erfindung ist keineswegs auf den Bereich der Kühlung von Elektromotoren begrenzt, sondern die Anwendung in anderen Bereichen ist möglich. Beispiele hierfür sind die Kühlung von Generatoren, wobei andere Kühlvorrichtungen ersetzt werden oder eine Kombination durchgeführt wird, ferner die Heizung von Zentrifugen und überhaupt der gesamte Bereich, bei dom die Aufgabe besteht, eine Wärmeübertragung zwischen einem beweglichen und einem stationären Körper durchzuführen.

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Claims (6)

1. M. Zsuppan -2

   PATENTANSP RÜCHE

   .· Vorrichtung zur Wärmeübertragung zwischen einem beweglichen, vorzugsweise rotierenden Teil und einem stationären Teil/ dadurch gekennzeichnet, daß der rotierenden Teil (1) mit einer Reihe von Ringelementen (4) versehen ist/ die konzentrisch zur Rotationswelle (2) liegen und sich axial erstrecken., daß die Ringelemente (4) während der Drehbewegung des rotierenden

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   Teils (1) sich in den Zwischenraum einer Reihe stationärer, zur Rotationswelle (2) ebenfalls konzentrisch liegender Ringelemente (5) bewegen, daß letztere an einem im Bezug auf den rotierenden Teil (1) stationären Teil (3) angebracht sind/ daß auf diese Weise die Wärme zwischen dem rotierenden Teil (1) und dem stationären Teil (3) übertragen wird.
2. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß der rotierende Teil (1) der Rotor eines Elektromotors ist/' der an einem Ende oder an beiden Enden verlängert ist/daß die Verlängerungen die Ringelemente (4) bilden und daß die Ringelemente (5) in einem Stück mit dem stationären Teil (3) ausgebildet sind, daß die Wärme von dem Rotor (1) an die Umgebung über die Ringelemente (4) und (5) und den stationären Teil (3) übertragen wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2_f dadurch gekennzeichnet/ daß der stationäre Teil (3) mit einem Kühlmedium verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet/ daß der Elektromotor der Antrieb einer Eintauchpumpe ist und daß der abgepumpte Stoff als Kühlmedium dient.

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5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium zwischen den Ringelementen (4)und(5) Luft oder ein anderes in Gasform vorliegendes Medium ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß das Medium zwischen den Ringelementen (4)und(5) eine Flüssigkeit ist.

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