DE2429391A1

DE2429391A1 - Gasgekuehlte dynamoelektrische maschine

Info

Publication number: DE2429391A1
Application number: DE2429391A
Authority: DE
Inventors: Robert Winston Albright; James Brownlee Archibald; Sterling Cheney Barton
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-06-21
Filing date: 1974-06-19
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2429391B2; JPS5323481B2; CA964318A; US3833826A; JPS5032403A

Description

Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine

Die Erfindung betrifft gasgekühlte dynamoelektrische Maschinen und insbesondere eine verbesserte Struktur zur Leitung von Ga3 durch eine solche Maschine. Im Stand der Technik sind gasgekühlte dynamoelektrische Maschinen beschrieben, bei denen ein Kühlgas, beispielsweise Wasserstoff, aus dem Inneren der Maschine, wo das Kühlgas Wärme von den Bauteilen der Maschine aufnimmt, herausgeleitet und über einen Wärmeaustauscher geführt wird, um das Kühlgas vor der erneuten Durchleitung durch das Innere der Maschine wieder abzukühlen. Eine solche Anordnung

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wird in der US-Patentschrift Nr. 3 652 881 gezeigt. Diese US-Patentschrift beschreibt eine Bauform einer Kühlstruktur zur Verwendung mit einer dynamoelektrischen Maschine, die einen einstückigen Rahmen oder Gestell besitzt.

Es ist jedoch oft erwünscht, den Rahmen einer dynamoelektrischen Maschine aus mehreren Stücken herzustellen, um die Handhabung desselben zu erleichtern, insbesondere bei der Verschickung der Maschine. Durch einen Aufbau des Rahmens der dynamoelektrischen Maschine in mehreren Teilstücken kann derselbe im auseinandergenommenen Zustand verschickt werden. Er nimmt dabei weniger Raum ein und die Transportkosten werden verringert. Wenn die Maschine ihren Bestimmungsort erreicht, kann sie dann an Ort und Stelle zusammengebaut werden. Es ist weiterhin erwünscht, einen Strömungsweg für das Kühlgas vorzusehen, der noch Leitungen zur Leitung des Kühlgases außerhalb der Maschine enthält, wie dies in der vorgenannten US-Patentschrift beschrieben ist. Die in der US-Patentschrift gezeigte Struktur zur Leitung des Kühlgases außerhalb der dynamoelektrischen Maschine ist ihrer Eigenart nach lediglich zur Verwendung mit einer Maschine geeignet, die einen integralen oder aus einem Stück bestehenden Rahmen (oder Gestell) besitzt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Leitung des Kühlgases außerhalb des Rahmens einer dynamoelektrischen Maschine und gestattet es dabei gleichzeitig, den Rahmen in Form von Abschnitten oder Teilstücken herzustellen. Erfindungsgemäß besitzen daher ein Mittelrahmen-Abschnitt und ein Endrahmen-Abschnitt eines Maschinenrahmens einen Verteilungskopf, der einen Mittelrahmen-Verteiler und einen Endrahmen-Verteiler enthält, die jeweils abgedichtet mit den entsprechenden Rahmenabschnitten verbunden sind. Ein das Gas leitendes Übergangsteil ist dann abgedichtet mit dem Verteilungskopf verbunden. Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das gasleitende übergangsteil einen Wärmeaustauscher zur erneuten Abkühlung des Kühlgases bei seinem Kreislauf durch die Maschine, der durch eine Gebläseeinrichtung erfolgt. Die vorliegende Erfindung erweitert auch noch die Funktion des gasfüh-

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renden Übergangsteils durch Verwendung desselben zur Leitung von Kühlgas zu äußeren Bauteilen, beispielsweise zu einem zur dynamoelektrischenMaschine gehörigen elektrischen Anschlußkasten.

Es ist eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, eine neuartige und verbesserte Anordnung zur Leitung von Kühlgas durch eine •gasgekühlte dynamoelektrische Maschine zu schaffen.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Mittelrahmen-Verteiler abgedichtet mit einem Mittelrahmen-Abschnitt der dynamoelektrischen Maschine verbunden und ein Endrahmen-Verteiler ist abgedichtet mit einem Endrahmen-Abschnitt der Maschine verbunden. Ein das Gas leitendes übergangsteil dient zur Leitung des Gases zwischen den Verteilern»

In einer zweiten Ausführungsform ist ein zweiter Mittelrahmen-Verteiler und ein zweiter Endrahmen-Verteiler mit einem zweiten gasführenden Übergangsteil zusätzlich zu der in der ersten Ausführungsform benutzten Struktur vorgesehen.

Figur 1 zeigt eine auseinandergezogene isometrische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2 ist eine Draufsicht eines Teils einer dynamoelektrischen Maschine und zeigt einen Mittelrahmen-Abschnitt, einen Endrahmen-Abschnitt und einen Verteilungskopf.

Figur 3 ist eine Ansicht von unten für einen das Gas leitenden Übergangsteil.

Figur Ij zeigt eine auseinanderge zogene isometrische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt einen Teil eines Rahmens oder Gestells für eine dynamoelektrische Maschine, der einen Mittelrahmen-Abschnitt 2 und einen Endrahmen-Abschnitt Ί enthält. Der Mittelrahmen-Abschnitt und der Endrahmen-Abschnitt sind an einer Verbindungs-

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stelle 6 abgedichtet miteinander verbunden. In dem Mittelrahmen-Abschnitt bzw. dem Endrahmen-Abschnitt sind Öffnungen 8 bzw. 9 vorgesehen.

Der Verteilungskopf 10 ist aus einem Mittelrahmen-Verteiler 12, einem Endrahmen-Verteiler I¹J und Dichtungsquerstücken 15 gebildet. Bei der Verwendung der Anordnung ist der Mittelrahmen-Verteiler 32 abgedichtet an dem Rand eines offenen Endes desselben mit dem Mittelrahmen-Abschnitt 2 verbunden und der Endrahmen-Verteiler 14 ist abgedichtet am Rande seines offenen Endes mit dem Endrahmen-Abschnitt 4 verbunden. Der Mittelrahmen-Verteiler 12 umgibt die Öffnung 8 und der Endrahmen-Verteiler 14 umgibt die Öffnung 9.

Ein gasführendes übergangsteil 18, in dem ein Wärmeaustauscher angeordnet ist (zur klareren Darstellung nicht gezeigt), leitet das Gas zwischen dem Mittelrahmen-Verteiler 12 und dem Endrahmen-Verteiler I¹I. Das gasleitende übergangsteil 18 besitzt Öffnungen 20 und 22. Das Übergangsteil 18 ist abgedichtet mit dem Verteilungskopf 10 so verbunden, daß die Öffnungen 20 bzw. 22 in Strömungsmittelverbindung mit dem Mittelrahmen-Verteiler 12 bzw. dem Endrahmen-Verteiler I¹I stehen.

Aus den Figuren 2 und 3 sind die Einzelheiten der Verbindung zwischen dem Verteilungskopf 10 und dem gasleitenden übergangsteil 18 ersichtlich.

Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht des Verteilungskopfes 10. Der Mittelrahmen-Verteiler 12 und der Endrahmen-Verteiler I¹I sind an dem Mittelrahmen-Abschnitt 2 und dem Endrahmenabschnitt 4 befestigt und umschließen die Öffnungen 8 und 10. Der obere Rand 24 des Mittelrahmen-Verteilers 12 und der obere Rand 26 des Endrahmen-Verteilers 14 bilden eine Fläche zum Aufsetzen des gasführenden Übergangsteils 18. Der Verteilungskopf 10 enthält noch Dichtungs-Querstücke 15, die eine Verringerung der Höhe des Mittelrahmen-Verteilers und des Endrahraen-Verteilers bewirken, die zur Herstellung der Verbindung mit dem gasführenden Übergangsteil 18 erforderlich ist. Die Dichtungsquerstücke 15 enthalten Teile 28

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· und 30, die. axial entlang der Rähmenabschnitte 2 und 4 verlaufen und eine Verbindung zur überbrückung der Verbindungsstelle 6 bilden. Die Dichtungsquerstücke 15 sind abgedichtet mit dem Endrahmen-Verteiler 12, dem Mittelrahmen- Verteiler I¹J, dem Mittelrahrnen^· Ab schnitt 2 und dem Endrahmen-Ab schnitt 4 verbunden. Die Dichtüngsquerstücke 15 gestatten eine Verkleinerung der Höhe der Verteiler, da sie die Notwendigkeit zur Schaffung einer Dichtungsfläche für das gasführende übergangsteil 18 an den Teilen 32 und 3¹J der Ränder 24 und 26 beseitigen. Da der Zugang zu den Teilen 32 und 3¹I behindert ist, wenn die Verteiler 12 und 14 nicht hoch genug gestaltet werden, um einen ausreichenden Abstand zu ergeben, ermöglichen es die Dichtungsquerstücke 15, die Verteiler 12 und I¹I niedriger zu machen, als dies ohne Verwendung der Dichtungsquerstücke möglich wäre.

Die Figur 3 zeigt eine Ansicht des gasführenden Übergangsteils iß von unten. Der Rand 36 des gasführenden übergangsteiles l8 ist so gestaltet, daß er zusammenpassend mit dem .Verteilungskopf 10 ist, wobei Teile 37 des Randes 36 zusammenpassend mit den Teilen 28 und 30 gestaltet sind. Selbstverständlich könnten die Teile 37 des Randes 36 weggelassen werden, wenn die Verteiler 12 und 14 höher gemacht werden, da dann keine Notwendigkeit für die Verwendung der Dichtungsquerstücke 15 besteht.

Die Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Ein zweiter Verteilungskopf 38 besteht aus einem zweiten Mijbtelrahmen-"Verteiler-40, einem zweiten Endrahmen-Verteiler 42 und Dichtungsquerstücken 43. Ein zweites, gasführendes übergangsteil 4-4 ist abgedichtet mit dem zweiten Verteilungskopf 38 ähnlich verbunden wie das gcßführende Übergangsteil 18 mit dem Verteilungskopf 10. Die Dichtungsquerstücke 43 werden in einer ähnlichen Weise benutzt wie die vorstehend beschriebenen Dichtungsquerstücke 15. Das zweite gasführende Übergangsteil 44 ergibt eine Kühlung von außerhalb des Maschinenrahmens befindlichen, Wärme- erzeugenden Bauteilen. Ein solches Bauteil ist in der Abbildung durch das Beispiel eines elektrischen Anschlußkaetens 48 wiedergegeben.

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Weiterhin zeigt die Figur 4 öffnungen 54 und Rohre 56, die in »

' Strömungsmittelverbxndung mit dem Verteiler 42 bzw. dem Verteiler 40 stehen. Die Rohre 56 verlaufen in Richtung der Achse des Maschinenrahmens und stehen an ausgewählten axialen Stellen in Strömungsmittelverbxndung mit dem Inneren der Maschine. Es können noch Rohre ähnlich den Rohren 56 vorgesehen werden, die in Strömungsmittelverbxndung mit dem Inneren der Maschine und dem Mittelrahmen-Verteiler 12 stehen. Alternativ können die Rohre durch öffnungen ersetzt werden, die unmittelbar in das Innere de» Maschine führen, ohne hierdurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Notwendigkeit für die öffnung 8 im Mittelrahmen-Abschnitt 2 würde selbstverständlich beseitigt durch Rohre, welche in den Mittelrahmen-Verteiler 12 führen.

Qemä$ der vorliegenden .Erfindung tritt das wärme Kühlgas aus dem Inneren der dynamoelektrischen Maschine durch die öffnungen 8 oder durch Rohre in den Mittelrahmen-Verteiler 12 ein. Von dem Verteiler 12 aus wird das warme Kühlgas in das gasführende übergangsteil 18 durch die öffnung 20 eingeleitet, durchläuft einen Wärmeaustauscher zur Abkühlung des warmen Kühlgases, und das abgekühlte Gas tritt dann durch die öffnung 22 in den Endrahmen-Verteiler 14 ein. Das Kühlgas wird dann durch die öffnung 9 durch ein Gebläse (oder Ventilator) (nicht gezeigt) in das Innere der Maschine gezogen und wird durch die öffnung 54 in den zweiten Endrahmen-Verteiler 42 geleitet. Vom Verteiler 42 tritt das Kühlgas über die öffnung 51 in das zweite gasführende Übergangsteil 44 ein. Der elektrische Anschlußkasten 48 ist über die öffnung dem Kühlgas ausgesetzt und das Kühlgas tritt dann durch die öffnung 52 in den zweiten Mittelrahmen-Verteiler 40 ein. Das Kühlgas wird dann durch die Rohre 56 erneut in das Innere der Maschine eingebracht.

Hieraus ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung einen wirksamen Kühlgasstrom für eine dynamoelektrische Maschine schafft und gleichzeitig gestattet, daß der Rahmen der dynamoelektrischen Maschine zur Erleichterung der Handhabung und Verschickung in Teilstücken hergestellt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. ) Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine, dadurch

gekennzeichnet , daß sie umfaßt: einen Mittelrahmen-Abschnitt (2), einen Endrahmen-Abschnitt (4), der abgedichtet mit dem Mittelrahmen-Abschnitt (2) verbunden ist, und einen Verteilungskopf (10), der umfaßt:

i) einen Mittelrahmen-Verteiler (12), der abgedichtet mit dem Mittelrahmen-Abschnitt (2) verbunden ist und in Strömungsmittelverbindung mit dem Inneren der dynamoelektrischen Maschine steht,

ii-J einen Endrahmen-Verteiler (14), der abgedichtet mit dem Endrahmen-Ab schnitt (¹I) verbunden ist und in Strömungsmitte lverbindung mit dem Inneren der dynamoelektrischen Maschine steht, und

ein gasführendes Übergangsteil (18) zur Leitung des Kühlgases zwischen dem Mittelrahmen-Verteiler (12) und dem Endrahmen-Vertexler (1*0, wobei dieses gasführende Übergangsteil (18) abgedichtet mit dem Verteilungskopf (10) verbunden ist.

2. Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verteilungskopf (10) weiterhin Dichtungsquerstücke (15) umfaßt, die abgedichtet mit dem Mittelrahmen-Verteiler (12), dem Endrahmen-Verteiler (I¹I), dem Mittelrahmen-Ab schnitt (2) und dem Endrahmen-Ab schnitt (A) verbunden sind.

3. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das gasführende übergangsteil (18) einen Wärmeaustauscher enthält.

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4. Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin umfaßt: einen zweiten Verteilungskopf (38), bestehend aus:

einem zweiten Mittelrahmen-Verteiler (40), der abgedichtet . mit dem Mittelrahmen-Abschnitt (2) verbunden ist und in Strömungsmittelverbindung mit dem Inneren der dynamoelektrischen Maschine steht,

einem zweiten Endrahmen-Verteiler (42), der abgedichtet mit dem Endrahmen-Ab schnitt (4) verbunden ist und in Strömungsmittelverbindung mit dem Inneren der dynamoelektrischen Maschine steht,

Dichtungsquerstücken (43), die abgedichtet mit dem zweiten Mittelrahmen-Verteiler (AO), dem zweiten Endrahmen-Verteiler (42), dem Mittelrahmen-Abschnitt (2) und dem Endrahmen-Abschnitt (4) verbunden sind, und

einem zweiten gasführenden übergangsteil (44) zur Leitung des Kühlgases zwischen dem zweiten Mittelrahmen-Verteiler (40) und dem zweiten Endrahmen-Verteiler (42), wobei dieses zweite gasführende übergangsteil (44) abgedichtet mit dem zweiten Verteilungskopf (38) verbunden ist.

5. Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite gasführende übergangsteil (44) eine öffnung (50) enthält zur Leitung von Kühlgas zu wärmeerzeugenden Bauteilen (48) außerhalb der dynamoelektrischen Maschine.

6. Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin Leitungseinrichtungen oder Rohre (56) zur Leitung von Kühlgas zwischen dem Mittelrahmen-Verteiler (12, 40) und dem Inneren der dynamoelektrischen Maschine besitzt, wobei diese Leitungseinrichtungen (56) außen an dem Mittelrahmen-Abschnitt (2) befestigt sind.

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