DE2836903A1

DE2836903A1 - Geschlossene elektrische maschine mit roehrenkuehlung

Info

Publication number: DE2836903A1
Application number: DE19782836903
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Techn Auinger; Arnold Dipl Ing Heinisch; Rudolf Dr Ing Weppler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1978-08-23
Publication date: 1980-02-28
Also published as: DE2836903C3; JPS5529299A; FR2434509A1; FR2434509B1; DE2836903B2; SE7906967L

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München YPA 78 P 3 1 6 1 BRD

Geschlossene elektrische Maschine mit Röhrenkühlung

Die Erfindung betrifft eine geschlossene elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruohs.

Äine Maschine dieser Art ist aus der DE-AS 24- 23 853

bekannt. Die beiden Tragringe tragen einen Gehäusemantel, der auf zwei konzentrisch gedachten Ringfläohen angeordnete Kühlrohranordnungen mit Abstand umgibt, wobei die axi£L ausgerichteten Kühlrohre die Tragringe abgedichtet durchdringen. Die stirnseitig die Lagerschilde haltenden Tragringe sind durch gesonderte Tragkörper am Ständer abgestützt, so daß sämtliche von Außenkühlluft durchströmten Kühlrohre im Abstand vom Ständer liegen und keinen Wärmekontakt mit diesem haben. Die Innenkühlluft durchströmt auf einem Teil ihres Kreislaufes die Zwischenräume «wischen den Kühlrohren und dem Ständerrücken, wobei die Kühlluft auch über radiale Kühlsohlitze im Ständer zwischen die Kühlrohre gelangt.

Die von Außenkühlluft durchströmten Kühlrohre ermöglichen Ot 2 Ca / 27.07.197^30009/0512

dabei eine einfache, dichte Ausführung des geschlossenen Innenkühllufträumes, da die Kühlrohre auf einfache Weise durch die Tragringe geführt und mit diesen abdichtend verbunden werden können, z.B. durch Verschweißen, Verlöten oder auch Einwalzen bzw. Einrollen. Außerdem können einfache, durchgehende Kühlrohre verwendet werden. Der Nachteil bei der bekannten Ausführung besteht darin, daß der Wärmeaustausch nur durch die an den Kühlrohren vorbeistreiohende Innenluft erfolgt und kein wärmeleitender Kontakt zwischen Kühlrohren und Ständer besteht, so daß die Kühlwirkung entsprechend begrenzt ist trotz des hohen konstruktiven Aufwandes.

Es sind zwar aus der CH-PS 337 266 geschlossene elektrisehe Maschinen mit Röhrenkühlung bekannt, bei der die von der Innenkühlluft durchströmten, innerhalb der Maschine endenden und endseitig nach außen abgeschlossenen, in das Maschineninnere kündenden Kühlrohre in Wärmekontakt mit dem Ständer gehalten sind. Die Kühlrohre sind auf den durch gesonderte Tragrippen zusammengehaltenen Ständer nur an relativ kleinen Oberflächenabschnitten aufgeschweißt und an den von den Tragrippen gehaltenen Tragringen für die Lagerschilde abgestützt, so daß sie selbst keine tragenden Funktionen ausüben. Die Abdichtung der Kühlrohre nach außen und die Zu- und Abführung der Innenkühlluft in die Kühlrohre ist aufwendig und hinsichtlich der Dichtigkeit problematisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei vereinfachter Tragkonstruktion für den Ständer und einfachere Ausführung des Wärmetauschers eine bessere Wärmeabfuhr zu erreichen unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile.

Dies gelingt nach der Erfindung für eine Maschine der erstgenannten Art durch die Merkmale nach dem Kennzeichen

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dee Hauptanspruche.

Weitere vorteilhafte Auegestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigen

TO Fig. 1 eine Maschine mit am Ständer befestigten Kühlrohren im Längeschnitt,
TIg. 2 den Gegenstand der Fig. 1 im Querschnitt (zur Hälfte),

Fig. 3 die Verbindung der Kühlrohre mit dem Ständer beim Gegenstand der Fig. 1 und 2, Fig. 4 die Befestigung der Kühlrohre am Ständer mittels

Spannbandagen,
Fig. 5 eine oberflächenbelüftete Haschine mit einem auf den Ständer aufgeschobenen Zwischenblechmantel, an dem die Kühlrohre befestigt sind, im Längsschnitt,

Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 2 im Querschnitt mit glattem bzw. gewellten Gehäusebleohmantel und dessen Verbindung mit den Kühlrohren, Fig. 7 eine versteifte Baueinheit aus Zwischenblechmantel, abgewinkelten Kühlrohren und Tragringen, Fig. 8a bis c verschiedene Ausführungen von Kühlrohren im Querschnitt,

Fig. 9 eine Maschine mit am Ständer befestigten und von diesem beabstandete Kühlrohre im Längsschnitt, Fig. 10 den Gegenstand der Fig. 9 im Querschnitt, Fig. 11 eine Montagevorrichtung. .

Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsbeispiel für eine geschlossene innengekühlte Maschine weist einen

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durch am Umfang verteilt!angeordnete Ständerklammerstege 1A zusammengehaltenen, geblechten Ständer 1 mit einer Ständerwicklung 10 auf. Die Ständerklammerstege 1A ragen radial über die in axialen randseitigen Längsauenehmungen 1B des Ständers passend eingefügten Kühlrohre 2 von rundem Querschnitt hinaus und stützen einen Gehäuseblechmantel 5 in der Mitte ab, der an den Rändern mit Tragringen 3 verschweißt ist_f die im Bereich der öffnungen mit den von Außenkühlluft durchströmten Kühlrohren 2 verschweißt, hartverlötet oder durch Kaltverformung abdichtend verbunden sind. Da die Kühlrohre 2 an dem Ständer \ angeschweißt sind, trägt der Ständer 1 über die Kühlrohre 2 die Tragringe 3, an denen außer dem Gehäuseblechmantel 5 auch die Lagerschilde 4 befestigt sind, die ihrerseits wiederum die Welle 6 mit dem Läufer 9, dem Innenlüfter 7 und dem Außenlüfter 8 halten. An einem der mit Hebe ösen 3A und Füßen 3B versehenen Tragringe 3 ist eine die Außenkühlluft einlassende, den Außenlüfter 8 umgebende Lüfterhaube 10 gehalten, die die vom Außenlüfter 8 geförderte Außenkühlluft durch die Kühlrohre 2 hindurch ins Freie fördert. Der Innenlüfter 7 treibt die Innenkühlluft im geschlossenen Kreislauf innerhalb des vom Gehäuseblechmantel, den Tragringen und den Lagerschilden begrenzten Innenraumes über den Ständerrücken zwischen den Kühlrohren 2 und durch nicht gezeigte axiale und/oder radiale Kühlkanäle im Ständer und/oder Läufer in an sich bekannter Weise. Die Kühlkanäle 2 sind in die Längsausnehmungen 1B von teilkreisförmiger Kontur passend eingesenkt und haben eine im Winkelbereich o^ liegende vergrößerte Berührungszone mit engem Wärmekontakt durch die Schweißverbindungen längs der Randausnehmungen. Dies ergibt eine steife mechanische Verbindung des Ständers 1 mit den Kühlrohren 2 und den Tragringen 3, so daß gesonderte Befestigungsmittel für die Tragrohre sowie mittragende steife Grfthäuse entbehrlich Hind und ein sehr

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intensiver Wärmeübergang vom Ständer zu den Kühlrohren erfolgt. Der glatte Gehäusebleehmantel 5 wird durch die Ständerklammeretege U in der Mitte sicher abgestützt und kann daher einen Klemmenkastenunterteil 11 tragen. Der Gehäusebleehmantel 5 ist stirnseitig mit den innenliegenden Seitenwänden der Tragringe 3 verschweißt, die Lüfterhaube 10 stirnseitig mit der außenliegenden Seitenwand des einen Tragringes lösbar verbunden.

In Pig. 4- ist eine andere Art der Halterung der Kühlrohre 2 am Ständer 1 angedeutet. Die Verbindung der Kühlrohre mit den Tragringen 3 ist die gleiche wie im vorgenannten Tall. Statt einer Schweißverbindung der Kühlrohre 2 mit dem Ständer 1 sind um die an den Ständer 1 angeordneten Kühlrohre 2 zwei Spannbandagen 12, z.B. in Form von Spannbändern, Rohrschellen oder backenartig geteilten Manschetten gelegt und gespannt, die einen engen Wärmekontakt und feste mechanische Verbindung dieser Teile sichern. Diese Spannbandagen können auch nicht gezeigte Füße und/ oder Transportmittel mit den Kühlrohren und dem Ständer fest verbinden.

Zur Vergrößerung der Oberfläche des Gehäuseblechmantels kann dieser aus Wellblech bestehen, wobei die Wellentäler mit den Kühlrohren, bei mehreren konzentrischen Kühlroliranordnungen mit den äußeren Kühlrohren verbunden sind, so daß sich auch für die Innenkühlluft längsgerichtete Kanäle ergeben, die die Innenkühlluft über den Ständerrücken gleichmäßiger verteilen. In gleicher Weise ist es möglieh, den Wellblechmantel so anzuordnen, daß die Wellblechtäler zwischen zwei Kühlrohren unmittelbar mit den Ständerpaketrücken verbunden sind und dadurch ein guter Wärmekontakt zwischen Paket und Siechmantel entsteht.

In den Pig. 5 und 6 ist eine Maschine mit außen belüfteten glattflächigen oder gewellten Gehäuseblechmantel

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gezeigt, bei dem die Tragringe 3 ohne Füße und Hebeösen am Umfang bündig mit dem Gehäuseblechmantel und die Lüfterhaube 1O¹ mit einem radialen Ringspalt zum umfang des Gehäuseblechmantels für einen Teil der Außenkühlluft angeordnet ist. Der glattfläohige Gehäuseblechmantel 5 ist wie bei der Ausführung nach Fig. 1 im gleichen Abstand zum Ständer und den Kühlrohren angeordnet. Der wellenförmige Gehäuseblechmantel 5' ist mit den Wellentälern an die Kühlrohre 2 punktgeschweißt. Hebe ösen 15 und Füße 14 sind mit dem Ständer 1 bzw. den Kühlrohren 2 verbunden und ragen durch den Gehäuseblechmantel 5 bzw. 5'.

Die Innenkühlluft wird vom Innenlüfter 7 durch axiale Kühllcanäle 9A im Läufer über die Vickelköpfe der Ständerwicklung 1C und über einen den Ständerrücken eng anliegend umgebenden Zwischenblechmantel 13 zwischen den an diesen befestigten Kühlrohren 2 zur anderen Stirnseite der Maschine befördert. Der Zwischenblechmantel 13 hat etwa die axiale Länge wie der Ständer 1 und ist mitsamt den an ihm angeschweißten Kühlrohren und den von diesen gehaltenen Tragringen 3 auf den bewickelten Ständer aufgepreßt. Die aus dem Zwischenblechmantel 13, den Kühlrohren 2 und den Tragringen 3 bestellende starre Baueinheit kann gesondert hergestellt und einfach auf den bewickelten Ständer aufgeschoben werden.

Die Kühlrohre 2 können gemäß Fig. 8a von kreisrundem Querschnitt «ein und beidseitig durch Schweißnähte 16 am Zwischenblechmantel 13 angeschweißt sein. Zur Vergrößerung der Wärmekontaktflachen zwischen den Kühlrohren und dem Zwischenblechmantel 13 ist ein Teil der Rohroberflache spanabhebend an die Krümmung des Zwischenblechmantels 13 angepaßt. Gemäß Fig. 8b können die Kühlrohre 2* einen teilkreisförmigen Querschnitt haben und ihre offene Wandstärke durch Schweißnähte 16 dicht mit dem Zwischenblechmantel 13 verschweißt sein.

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Die einfachste Ausführung zeigt Pig. 8c, "bei der das Ktihlrohr 2" durch Kaltverformung einen an die Kiümmung des Zwischenblechmantels 13 angepaßten unrunden Querschnitt erhält, der einen verbesserten Wärmekontakt schafft. Das geschlossene Kühlrohr kann durch Verschweißen oder auch durch Spannbandagen gehalten werden.

Zur Versteifung der Hontageeinheit aus Zwischenblechmantel 13, Kühlrohren 2 und Tragringen 3 können die über den Ständer vorstehenden Endabsehnltte 2A der Kühlrohre 2 nach außen abgewinkelt sein, wie dies Pig. 7 zeigt. Die Abwinkelung ist so getroffen, daß der Innendurchmesser der Tragringe 3 größer als der Außendurchmesser des Ständers 1 bzw. der Innendurchmesser des Zwischenblechmantels 13 gewählt ist, was auch noch eine freizügigere Formung der Wickelköpfe zuläßt.

Solchermaßen abgewinkelte Kühlrohre können aber auch direkt am Ständer in der bereits beschriebenen Weise angeordnet werden.

In Fig. 9 und 10 ist eine Maschine nach der Erfindung mit einer aus der DE-AS 24- 23 853 bekannten Kühlung dargestellt, bei der gleiche Teile wie vorher mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser Maschine ist eine innere Kühlrohranordnung 2 unmittelbar am Ständer 1 gehalten, dA», radiale Kühlkanäle 1E aufweist, die mit radialen Kühlkanälen 9B des Läufers B fluchten, die ihrerseits in Verbindung mit axialen Kühlkanälen 9A stehen. Konzentrisch zur Kühlrohranordnung 2 ist eine Ktihlrohranordnung 17 angeordnet, die aber nicht als tragende Elemente dienen, jedoch ebenfalls mit den Tragringen 3 verbunden sind, so daß der Außenlüfter 8 in der Lüfterhaube 10 Außenkühlluft durch die Kühlrohre 2 und 17 fördert, zwischen denen die Innenkühlluft innerhalb des Gehäuseblechmantels 5 und der Lagerschilde 4- über die Wickelköpfe und durch die besagten

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Kanäle strömt.

Die Tragringe können aus gebogenem Bandmaterial oder aus gleichen Stanzteilen zusammengeschweißt sein. Die Kühlrohre sind an den Öffnungen der Tragringe mit diesen wenigstens zum Teil verschweißt und die übrigen durch Kaltverformung eingepreßt, was die Wärmeübergangsflächen vergrößert. Der ein- oder mehrteilige Gehäuseblechmantel ist mit den Tragringen vorzugsweise durch Punktschweißen verbunden, wobei sich bei mehrteiligem Gehäuseblethmantel die Teilbleche überlappen.

Zur Geräuschminderung kann der Zwischenblechmantel samt an ihm befestigten Kühlrohren mit Schalldämmaterial bedeckt sein.

Anhand der Pig. 11 ist das Verfahren in Verbindung mit bewickeltem Ständer 1 bzw. Zwischenblechmantel 13 mit Kühlrohren 2 und Tragringen 3 erläutert. Auf die Stirnfläche 19B eines Zentrierhohlkörpers 19 mit vorspringender Randabstutzung 19A für den einen Tragring 3 wird nach Einlegen des Tragringes der bewickelte Ständer 1 mit seinen Randausnehmungen 1B in Eingriff mit den am besagten unteren Tragring 3 befestigten Kühlrohren 2 gebracht. Die in die Randausnehmungen 1B eingefügten Kühlrohre 2 werden durch einen aufklappbaren mehrteiligen Haltering 18a, der in Richtung der Maschinenachse verschiebbar ist, an den Ständer 1 angepreßt und die freien Enden der Kühlrohre mit den öffnungen des oberen Tragringes 3 verbunden. Eine verstellbare Richtwand 20 ist senkrecht zur Maschinenachse verstellbar und ermöglicht ein Ausrichten der Füße 3B.

Nach dem Ausrichten aller besagten Teile werden die Kühlrohre mit beiden Tragringen 3 endgültig fest verbunden und danach nach öffnen und Entfernen des Halteringes 18

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der Gehäuseblechmantel aufgebracht, der Läufer samt Welle eingesetzt, dann die Lagerschilde aufgeschoben und mit den fragringen verbunden und zum Schluß der Außenlüfter aufgesetzt und durch die mit dem Tragring verbundene Lüfterhaube abgedeckt.

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Claims

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Patentansprüche

ί 1. /Geschlossene elektrische Maschine mit Röhrenkühlung, "deren Ständer im Abstand von einem Gehäuseblechmantel umgeben ist, der seinerseits dicht mit am Ständer abgestützten Tragringen für an diesen gehaltenen Lagerschilden verbunden ist und die Tragringe an öffnungen mit um den Ständer symmetrisch zur Längsachse angeordneten Kühlrohren abdichtend fest verbunden sind, so daß ein geschlossener Innenraum gebildet ist, in dem die Innenkühlluft auf einem Teil ihres Kreislaufes über den Ständer hinweg zwischen den von Außenluft durchströmten Kühlrohren fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragringe ausschließlich von Kühlrohren getragen und diese Kühlrohre in engem Wärmekontakt mit dem Ständer gehalten sind.

2. Haschine nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichne t , daßdie die Tragringe haltenden Kühlrohre mit kreisrunder Kontur in randseitige Längsausnehmungen von teilkreisförmiger Kontur eingepaßt und unmittelbar mit dem Ständer in Wärmekontakt gehalten sind.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Kühlrohre mit dem Ständer verschweißt oder hartverlötet sind.

4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Kühlrohre mitsamt den Tragringen als Einheit mit dem Ständer lösbar durch Spannbandagen verbunden sind.

5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet , daß die Kühlrohre zumindest im Bereich des Ständers eine unrunde Kontur haben, die an die glatte Oberfläche eines den Ständer aufschiebbar eng anliegend

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umgebenden Zwischenbleohmantels angepaßt ist und daß die Kühlrohre mit dem Zwischenblechmantel verschweißt oder hartverlötet sind.

6. Haschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kühlrohrbestückte Zwischenblechmantel außenseitig mit Schalldämmaterial bedeckt ist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a ^ - r durch gekennzeichnet, daß die über

den Ständer bzw. den Zwischenblechmantel axial vorstehenden Endabschnitte der Kühlrohre nach außen abgewinkelt sind, wobei der Innendurchmesser der Tragringe größer als der Außendurohmesser des Ständers bemessen ist. 15

8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Tragringe vom Ständer beabstandete zusätzliche längsgerichtete Kühlrohre abgedichtet eingefügt sind.

9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ständerrücken zwischen den Kühlrohren radial über die Kühlrohranordnung vorragende Ständer-Klammerstege angeordnet sind, an denen der Grehäusebleehmantel zwischen den Tragringen abgestützt ist.

10. Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial außen liegenden Kühlrohre mit den Wellentälern eines Wellblechgehäuses wärmeleitend verbunden sind,

11. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragringe über den Gehäuseblechmantel radial vorragen und mit Füßen sowie Transportmitteln versehen sind.

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12. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klemmenkastenuttterteil am Gehäuseblechmantel befestigt ist.

13. Haschine nach einem der vorhergehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Seil der Innenkühlluft über wenigstens im Ständer vorgesehene radiale Kuhlschlitze zwischen die

Kühlrohre geführt ist.

H. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c \h gekennzeichnet, daß die Innenkühlluft durch wenigstens im Läufer vorgesehene Längskanäle und über die Wickelkopfräume zwischen die Kühlrohre geführt ist.

15. Maschine nach Anspruch 13 oder H, dadurch gekennzeichnet , daß vor dem einen radial vom Grehäuseblechmantel umgebenen Tragring eine zum Gehäuseblechmantel einen Ringspalt freilassende Lüfterhaube angeordnet 1st, die einen Außenkühlluftteilstrom zumindest auf einem Teil der Oberfläche des Gehäuseblechmantels umlenkt.

16. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße, das KIemmenkastenunterteil und/oder Transportmittel am Ständer und den Kühlrohren befestigt sind und durch den radial die Tragringe umgebenden Gehäuseblechmantel ragen.

17. Verfahren zur Herstellung einer Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 5» dadurch gekenn zeichnet, daß auf einen den Zwisohenblechmantel bzw. den Ständer abstützenden Zentrierhohlkörper mit

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stirnseitiger Randabstutzung für einen Tragring zuerst der Tragring an die Randabstutzung gebracht, danach der Zwischeriblechmantel "bzw. der "bewickelte und gegebenenfalls mit Klammerstegen bestückte Ständer an den Zentrierhohlkörper angelegt, anschließend die Kühlrohre bestimmter gleicher Länge in den Tragring eingefügt und durch einen äußeren geteilten Haltering an den Zwischenblechmantel bzw. Ständerrücken in geordneter gegenseitiger Lage angedrückt, sodann der andere Tragring mit seinen öffnungen aufgeschoben und die Tragringe sowie der Zwischenblechmantel bzw. der Ständer mit den Kühlrohren fest verbunden und danach nach Entfernen des Halteringes das Ganze vom Zentrierhohlkörper abgenommen und mit dem radial und/oder axial an den Tragringen anliegenden Gehäuseblechmantel dichtend verbunden wird.

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