DE2908717C2

DE2908717C2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2908717C2
Application number: DE19792908717
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Math.Dr.phil.nat. 8500 Nürnberg Martin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1983-12-22
Also published as: DE2908717A1

Description

45

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine geschlossene innengekühlte elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Wärmetauscher sind z. B. aus Brown Boveri Mitt. 6/7-70, Seite 271 oder aus den Fig. 1 und 7 der FR 56 574 bekannt, bei denen die von Kühlluft durchströmten maschinenlängsparallelen offenen Rohre die Stirnseiten des Wärmetauschergehäuses durchdringen und in einer Richtung von einem auf der Welle axial vorder einen Stirnseite des Wärmetauschergehäuses bzw. dem betreffenden Lagerschild innerhalb einer Haube angeordneten, auf der Welle sitzenden Ventilator mit Kühlluft beschickt werden. Der Innenluftstrom der zu kühlenden Maschine umspült dabei die Oberfläche der Rohre. Die besagten Wärmetauscher &o umgeben den aktiven Teil der Maschine.

Aus der GB PS 1 28 330, insbesondere Fig. 2, ist ein solcher Wärmetauscher mit axial vorgeordnetem Ventilator bekannt, der auf Öffnungen in den Lagerschilden der zu kühlenden geschlossenen Maschine nach außen abgedichtet aufgesetzt ist. Der Innenluftstrom umspült die von Kühlluft durchströmten Rohre mäanderförmig, wozu Durchlässe freilassende Querwände senkrecht zu den maschinenlängsachsparallelen Rohren innerhalb des Wärmetauschergehäuses vorgesehen sind.

Die zweitgenannte Art der Wärmetauscher ergibt bei vergleichbarer Maschinengesamtlänge eine größere Bauhöhe als mit dem aktiven Teil der Maschine umgebenden Wärmetauschergehäusen ausgestattete Wärmetauscher, wogegen die Gesamtbreite solcher Maschinen mit aufgesetztem Wärmetauscher geringer ist als bei Maschinen mit umgebenden Wärmetauschern.

Die Länge des Wärmetauschergehäuses bestimmt zusammen mit dem die Kühlluft fördernden Ventilator die Gesamtlänge der Maschine. Das Wärmetauschergehäuse bestimmt die Rohrlängen der offenen Rohre. Anzahl und Oberfläche der Rohre bestimmen die Wärmetauschfläche, die Durchmesser der Rohre beeinflussen die Strömungswiderstände und die Abstände der Rohre den Innenluftstrom, wobei die einzelnen Kriterien voneinander abhängig sind und zur Oberwindung höherer Strömungswiderstände bei einer größeren Anzahl zumeist längerer Rohre größere Ventilatoren notwendig sind, die wiederum die Masehinengesamtlänge vergrößern.

Aus der DE-OS 23 30172 sind durchzugsbelüftete elektrische Maschinen mit achsparallelen Wärmerohren im Ständer und Läufer bekannt, die in den Nuten der betreffenden aktiven Teile angeordnet sind und aus diesen herausragen. Die herausragenden Enden sind mit oberflächenvergrößernden Querrippen versehen.

Für den bewickelten Ständer bedeutet dies die Notwendigkeit entsprechend vergrößerter Nutenquerschnitte und besonders ausgeführter Ständerwicklungen. Eine andere Art von Sonderkonstruktion ist z. B. aus der DE-OS 19 39 221 bekannt, bei der ein Wärmerohr in der Maschinenwelle angeordnet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art für übliche Maschinen ohne Wärmerohre in den aktiven Teilen zu schaffen, der bei gleicher oder sogar verkleinerter Abmessung der gesamten Masc'iine eine bessere Entwärmung der Maschine ermöglicht

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die bessere Entwärmung wird hierbei dadurch erreicht daß die Wärmerohre über das Wärmetauschergehäuse hinaus verlängert sind bis in den Bereich des vom Ventilator geförderten Kühlluftstromes, d. h. die Wärmerohre sind hierbei bei gleicher Länge des Wärmetauschergehäuses um das herausragende Ende länger als die üblichen offenen, von Kühlluft durchströmten Rohre. Da die Enden der Wärmerohre dem Kühlluftstrom einen wesentlich kleineren Strömungswiderstand als die durchströmten offenen Rohre entgegensetzen, kann auch ein kleinerer Ventilator ausreichen. Die Wärmerohre lassen Temperatursprünge nur auf den Außenflächen auftreten und haben wegen des Kreislaufs des eingeschlossenen Mediums praktisch keinen Wärmewiderstand, so daß mit weniger Wärmerohren als offenen Rohren, d. h. kleiner bauenden Wärmetauschern zumindest der gleiche Entwärmungseffekt erreichbar ist.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein in der Zeichnung vereinfacht dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt den oberen Teil einer innen belüfteten geschlossenen elektrischen Maschine, auf die ein das Innere der

Maschine nach außen abschließender Wärmetauscher aufgesetzt ist.

Auf der Welle 1 sitzt in radialem Abstand zur Bildung eines axial erstreckten Kühlkanals 2 ein aus beabstandeten Läuferblechteilpaketen 3 gebildeter Kurzschlußläufer 4. Die radialen Kühlkanäle 5 zwischen den Läuferblechteilpaketen 3 stehen mit dem Kühlkanal 2 und dem Luftspalt 6 sowie mit radialen Kühlkanälen 7 im Ständerblechpaket 8 in Wirkverbindung. Ober dem Ständerblechpaket 8 liegt im radialen Abstand, die Ständerwickelköpfe überdeckend, ein achsparalleler Mantel 9, der die elektrisch aktiven Teile der Maschine umschließt

Der Wärmetauscher 10 hat eine außenseitige Längswand 11 und nicht gezeigte Seitenwände, die mit Stirnwänden 12,13 zu einem kastenförmigen Wärmetauschergehäuse verbunden sind und sich ihrerseits dicht an den Lagerschilden 14, 15 abstützen. Zwischen dem Mantel 9 und den Stirnwänden 12, 13 bleiben Durchlässe für die von einem auf der Welle 1 sitzenden Ventilator 16 bewegten Innenluftstrom I. Außerhalb dts Wärmetauschers 10 sitzt auf der Welle 1 ein Ventilator 17 innerhalb einer Haube 18, der die stirnseitig zugeführte Kühlluft II an den Enden 19 von Wärmerohren 20 vorbeiführt Die Haube 18 umgibt diese Enden 19 und läßt die Kühlluft II in an sich bekannter nicht dargestellter Weise an passender Stelle wieder austreten.

Die Wärmerohre 20 samt ihren Enden 19 sind mit Außenrippen zur Vergrößerung der Oberfläche versehen. Die auf der einen Endseite innerhalb des Wärmetauschergehäuses liegenden Wärmerohre 20 durchdringen außer der Stirnwand 13 auch noch voneinander axial beabstandete und zu den Stirnwänden parallele Querwände 21 im Bereich des Mantels 9, die jeweils einen Durchlaß für den mäanderförmig verlaufenden Innenluftstrom I freilassen. Die Außenrippen in Form voneinander beabstandeter Querrippen 22 enden mit Abstand vorn Mantel 9 bzw. der Längswand. Eine vergleichbare Ausgestaltung der Querrippen ist auch an den aus dem Wärmetauscher^c-häuse herausgeführten Enden 19 vorgesehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher für eine geschlossene innengekühlte elektrische Maschine mit von einem Kühlmedium beaufschlagten und von der erwärmten Maschinenluft umströmten zueinander parallelen Rohren, der das Maschinengehäuse nach außen abschließend an diesem abnehmbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohre endseitig geschlossene Wärmerohre (20) vorgesehen sind, deren eine Enden (19) auf der gleichen Seite (13) aus dem Wärmetauschergehäuse (11, 12, 13) dicht herausgeführt und dem Kühlmedium (II) ausgesetzt sind und deren andere Enden innerhalb des Wärmetauschergehäuses liegen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (20) oberflächenvergrößernde Außenrippen (22) aufweisen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (20) voneinander beabstandete Querwände (21) durch-'' dringen, <Jii abwechselnd Durchlässe freilassen für eine mäanderförmige Innenluftführung (I) im Wärmetauscher (10).

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2 und 3,25 dadurch gekennzeichnet, daß die Außenrippen (22) zu den Querwänden (21) parallele Querrippen sind, die Abstände zu einem die elektrischen aktiven Teile der Maschine umschließenden Mantel (9) und Längswänden (11) des Wärmetauschergehäuses (11, 12,13) haben.

5. Wärmetauscher nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dip aus dem Wärme ti jschergehäuse (11,12, 13) ragenden Enden (1?) der Wärmerohre (20) von einer die Kühlluft eines Ventil ors (17) vorbeiführenden Haube (18) umgeben sind.

6. Wärmetauscher nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (20) parallel zur Maschi- <o nenlängsachse erstreckt sind.