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Heizvorrichtung
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Stand-der Technik Die Erfindung geht aus von einer Heizvorrichtung
nach der Gattung des Hauptanspruches.
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Es sind bereits Heizvorrichtungen für Kraftfahrzeuge in vielfältiger
Ausgestaltung bekannt, bei denen ein Wärmemittelkreislauf vorgesehen ist, mit dem
eine Wärmezu- oder Abfuhr vom'Antriebsmotor und/oder eine Heizung des Fahrgastraumes
möglich ist. Das Wärmemittel ist dabei im allgemeinen Wasser oder Luft, die von
eier Kühlwasserpumpe bzw. einem Gebläse im Wärmemittelkreislauf umgewälzt werden.
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Um den besonderen Betriebsbedingungen beim Kaltstart mit kaltem Antriebsmotpr
gerecht zu werden, ist es weiterhin bekannt, sogenannte Zusatzheizungen zu verwenden,
die bis zum Warmlauf eine zusätzliche Erwärmung des Antriebsmotors und/oder das
Fahrgastraumes bewirken. Bei üblichen Heizvorrichtungen können nämlich dann Probleme
auftreten, wenn das Kraftfahrzeug bei niedrigen Außentemperaturen in Betrieb genommen
werden soll, da bei derartigen üblichen Heizvorrichtungen die Betriebswärme ausschließlich
vom Antriebsmotor selbst geliefert wird. Einerseits-ist eine niedrige Betriebstemperatur
für den Antriebsmotor unerwünscht, andererseits ist man aber auch bestrebt, bei
niedrigen Außentemperaturen eine wirksame Heizung des Fahrgastraumes möglichst frühzeitig
zu ermöglichen. Diese letzte Bestrebung entspringt dabei nicht nur der Forderung
nach einer Erhöhung des Komforts für die Fahrgäste, sondern auch der Forderung,
bei niedrigen Außentemperaturen eine möglichst schnelle Enteisung der Frontscheiben
des Fahrzeuges ohne Einsatz mechanischer Mittel zu ermöglichen.
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Als Zusatzheizungen für Antriebsmotor und/oder Fahrgastraun ist daher
bereits eine Vielzahl von Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die auf der Verbrennung
von Kraftstoff, auf einer Änderung des Aggregatzastandes eines Heizmittels oder
auf elektrischen Heizmitteln beruhen. Bei diesen elektrischen Zusatzheizungen ist
es bekannt, sogenannte Heizgeneratoren einzusetzen, d.h.
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neben den üblichen Generatoren des Kraftfahrzeuges vorhandene Zusatzgeneratoren,
die elektrische Energie für das Betreiben der Zusatzheizung liefern.
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Es ist dabei beispielsweise aus der US-PS 3 668 419 auch bekannt,
den üblichen Generator und den Heizgenerator auf einer gemeinsamen Welle in sogenannter
Tandemanordnung anzubringen.
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Die bekannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß die erzeugte
Nutz- und Verlustwärme nur unvollständig ausgenutzt wird.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit den
kenneichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß zusätzliche
Verlustleistung in Form von Abwärme für den Wärmemittelkreislauf genutzt wird, so
daß eine noch vollkommenere Ausnutzung der eingesetzten Primärenergie möglich ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird dabei die Abwärme
wenigstens eines üblichen Kraftfahrzeuggenerators über einen Kühlmantel abgeführt,
der Teil eines Wärmemittelkreislaufes wasser oder Luft) des Kraftfahrzeuges zum
Erwärmen des Antriebsmotors und/oder des Fahrgastraumes ist. Diese Ausgestaltung
der Erfindung gestattet es weiterhin in vorteilhafter Weise, zusätzlich zum üblichen
Generator in an sich bekannter Weise einen Heizgenerator auf derselben Antriebswelle
vorzusehen, wobei die Verlustleistung des Heizgenerators ebenfalls in Form von Abwärme
über den Kühlmantel eines gemeinsamen Gehäuses von Generator und Heizgenerator abführbar
ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die
vorhandene Wärmeabführung von Generator und Heizgenerator dahingehend ausgenutzt,
daß der Heizgenerator nicht zum Erzeugen elektrischer Energie, sondern direkt zum
Erzeugen von Wärmeenergie eingesetzt wird, etwa durch Kurzschließen der Ständerwicklung
oder durch sein.e Ausbildung als Wirbelstrombremse.
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Weiterhin wird eine besonders gute Abfuhr der Verlustleistung in Form
von Abwärme dadurch erzielt, daß neben dem kühlmittcldurchströmten Mantel des oder
der Generatoren noch ein innerer, geschlossener Luftkühlkreislauf vorgesehen ist,
der von dem üblicherweise bei Generatoren vorgesehenen Lüfterrad erzeugt wird. Damit
ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Abwärme auch von den Teilen des Generators
oder der Generatoren abzuführen, die nicht in unmittelbar wärmeleitendem Kontakt
mit dem Kühlmantel sind.
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Ein besonders guter Wirkungsgrad wird erfindungsgemäß dadurch erzielt,
daß die vom Heizgenerator erzeugte 07 cktr ioche Energie in llcizwiderstSinden in
Warme Illagcsetzt wird, wobei diese Heizwiderstände thermisch in engem Kontakt zum
Heizgenerator oder zum üblichen Generator stehen, wobei durch diese kompakte Anordnung
zusätzlich Leitungsführung gespart wird.
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Schließlich kann erfindunsgemäß mit einer Heizvorrichtung mit Luftkühlung
in besonders einfacher Weise und mit nur geringen Abweichungen gegenüber üblichen.Luftheizvorrichtungen
ein System dargestellt werden, mit dem eine Heizung mit und ohne Heizgenerator unter
weitestgehender Ausnutzung der Abwärme möglich ist. Dabei ist es zusätzlich möglich,
eine getrennte Generatorkühlung durch Zwangsabfuhr der Verlustwärme zu bewirken,
wobei diese Abwärme im Sommerbetrieb direkt nach außen ab für bar ist, so daß Überhitzungen
des Generators vermieden werden und der Generator bei gleichbleibender baulicher
Größe für höhere Leistungen verwendet werden kann.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur
1 eine schematische Darstellung eines Wasser-Wärmemittelkreislaufes eines Kraftfahrzeuges
nach der Erfindung; Figur 2a bis e eine schematische Darstellung eines Luft-Wärmemittelkreislaufes
eines Kraftfahrzeuges nach der Erfindung; Figur 3a bis c ein Schnittbild durch einen
üblichen Kraftfahrzeuggenerator mit Mitteln zum Abführen der Verlustleistung; Figur
ha bis c eine Darstellung einer Dichtung für einen Generator' gemäß Figur 3; Figur
5 ein Schnittbild durch eine Tandem-Anordnung von üblichem Generator und Heizgenerator
mit Mitteln zum Ab führen der Verlustleistung; Figur 6 ein Schnittbild durch eine
Tandem-Anordnung von üblichem Generator und Heizgenerator in Gestalt einer Wirbelstrom
bremse mit Mitteln zum Abführen der Verlustleistung; Figur 7 eine Darstellung von
in den Generator einbezogenen Heizwiderständen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist mit 1 eine Wärmemittelpumpe,
beispielsweise eine Kühlwasserpumpe eines Kraftfahrzeuges angedeutet.
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Die Wärmemittelpumpe 1 ist über eine Leitung 2 mit einem Kühlwassermantel
3 des Antriebsmotors verbunden und dieser über eine Leitung 4 mit einem Gehäuse
5, in dem sich ein üblicher Generator 6 sowie ein Heizgenerator, 7 befinden.
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Das Gehäuse 5 ist wiederum über eine Leitung 9 mit einem Wärmetauscher
10 verbunden, der über eine Zuströmöffnung 11 und eine Abströmöffnung 12 verfügt.
Der Wärmetauscher 10 ist wiederum über eine Leitung 13 mit der Wärmemittelpumpe
1 verbunden, wodurch sich insgesamt ein geschlossener Wärmemittelkreislauf ergibt.
Der übliche Generator 6
dient dabei zur Versorgung der üblichen
Verbraucher des Kraftfahrzeuges, wie dies mit einer Batterie 14, Zündanlage 15 und
einer Beleuchtung 16 angedeutet ist, während der Heizgenerator 7 - wie dies unten
noch für einige Ausführungsbeispiele beschrieben wird - zum Erzeugen elektrischer
Energie für eine Zusatzheizung 17 oder zum Erzeugen thermischer Energie dient.
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Bei Inbetriebnahme eines Kraftfahrzeuges mit einem Wärmemittelkreislauf,
wie er in Figur 1 dargestellt ist, entsteht einmal sofort Verlustleistung in den
Generatoren 6, 7, die als Abwärme in den Wärmemittelkreislauf eingeht, so daß über
den Kühlwassermantel 3 und/oder den Wärmetauscher 10 der Antriebsmotor und/oder
der Fahrgastraum beheizt werden kann. Zusätzlich kann der Antriebsmotor und/oder
der Fahrgastraum über die elektrische Zusatzheizung 17 beheizt werden, die elektrische
Energie vom Heizgenerator 7 erhält. Sind Antriebsmotor und/oder Fahrgastraum auf
Betriebstemperatur, wird der Heizgenerator 7 abgeschaltet, kann jedoch - insbesondere
bei längerer Fahrt mit niedriger Motordrehzahl - auch wieder bei Bedarf zugeschaltet
werden.
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In Figur 2a' bis d ist schematisch eine weitere Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Wärmemittel.kreislaufes für eine Heizvorrichtung dargestellt,
wobei als Wärmemittel Luft verwendet wird. Der Kreislauf verfügt über zwei Frischlufteinlässe
50, 51, die zu einem Kreuzverteiler 52 führen, in dem ein erster Rohrschieber drehbar
gelagert ist. Der erste Rohrschieber 53 besteht aus einem drehbaren Rohr, durch
das bewirkt wird, daß ein Luftdurchsatz. in Richtung der Rohrachse möglich ist und
senkrecht zur Rohrachse -gesperrt wird. In der ins Figur 2 dargestellten Stellung
ist der erste Rohrschieber 53
unter 450 eingestellt, so daß ein
Luftdurchsatz zu beiden Seiten des ersten Rohrschiebers 53 möglich ist, wie dies
durch die Pfeile angedeutet ist. Zwischen einem FrischluSteinsatz 51 und dem Kreuzverteiler
52 ist ein Gebläse 54 angeordnet. Vom Kreuzverteiler 52 führt eine Leitung 55 zum
Gehause 5, in dem der übliche Generator 6 und der Heizgenerator 7 angeordnet sind.
Die Generatoren 6, 7 stehen in gut wärmeleitender Verbindung mit Kühlkanälen 65,
durch die die Luft aus der Leitung 55 strömt und die Verlustwärme der Generatoren
6, 7 abführt. Vom Gehäuse 5 führt weiter eine Leitung 59 zu einem Wärmetauscher
61, zu dem weiter eine Leitung 60 von einem Dreieckverteiler 57 führt, in dem ein
zweiter Rohrschieber 58 drehbar angeordnet ist und der seinerseits über eine Leitung
56 mit dem Kreuzverteiler 52 in Verbindung steht. Der zweite Rohrschieber 58 hat
dabei dieselbe Funktion wie der erste Rohrschieber 53. Vom Dreieckverteiler 57 führt
noch eine Leitung 62 zur Abströmleitung 63 des Wärmetauschers 61 und .von' dort
mit dieser zu einem Luftaustritt 64. Schließlich ist in weiterer nungestaltung der
erfindung in der Leitung 59 noch ein weiterer Dreieckverteiler 70 mit einem dritten
Rohrschieber 71 angeordnet, dessen Abzweig zu einem Luft austritt 72 führt, wobei
der dritte Rohrschieber 71 funktionell mit einem Gebläse 73 in Wirkverbindung steht,
das im Frischlufteinlaß 50 angeordnet ist.
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In Figur 2b und c sind zwei Betriebsstellungen des Kreuzverteilers
52, in Figur 2d und e zwei Betriebsstellungen des Dreieckverteilers 57 dargestellt.
Bei der Stellung des Kreuzverteilers 52 entsprechend Figur 2b ("Eeizgenerator aus"),
die der Stellung entsprechend Figur 2a entspricht, steht der Frischlllfteinlaß 5
über das C^etlüse 51t r? mit der zum Dreieckverteiler 57 führenden Leitung 56 in
Verbindung;
der Frischlufteinlaß 50 ist an die zum.Gehäuse 5 führende Leitung 55-angeschloSsen.
Bei der in Figur 2a und 2e dargestellten Stellung des Dreieckverteilers 57 (kalt)
wird demnach Frischluft vom Frischlufteinlaß 51, gegebenenfalls unter Einschaltung
des Gebläses 54 über die Leitungen 56, 62, 63 zum Luftaustritt 64 des Fahrgastraumes
befördert. Wird dabei der Dreieckverteiler 57 jedoch in die in Figur 2d eingezeichnete
Stellung ("warm") geschaltet, steht die Leitung 56 mit der Leitung 60 und damit.
dem Wärmetauscher 61 in Verbindung, so daß die vom Frischlufteinlaß 51 über das
Gebläse 54 in die Leitung 56 eingeblasene Frischluft über die Leitung 60 dem Wärmetauscher
61 zugeführt, dort erwärmt wird und als Warmluft über die Leitung 63 dem Luftaustritt
64 des Fahrgastraumes zugeführt wird. Damit ist insgesamt je.nach St-ellung des
Dreieckverteilers 57 eine kalte oder warme Belüftung des Fahrgastraumes möglich.
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Gleichzeitig ist bei der in Figur 2a und b eingezeichneten Stellung
des Kreuzverteilers 52 eine Kühlung des üblichen Generators 60 möglich. Hierzu steht
der Frischlufteinlaß 50 - gegebenenfalls versehen mit dem Gebläse 73 -über die Leitung
55 mit dem Kühlkanal 65 des Gehäuses 5 des üblichen Generators 6 in Verbindung.
Je nach Stellung des Dreieckverteilers 70 ist es nun möglich, die in den Kühlkanal
65 geblasene Luft dem Luftaustritt 64 des Fahrgastraumes zuzu leiten (Dreieckverteiler
70 in eingezeichneter Stellung) oder sie über den Luft austritt 72 ins Freie zu
blasen (Stellung des Dreieckverteilers 70 in nicht eingezeichneter Stellung, analog
zu Figur 2e). Die letzte Stellung ist insbesondere dann erwünscht, wenn der Generator
bei Sommerbetrieb gekühlt werden soll. Dann wird in bevorzugter Ausgestaltung der
Erfindung der dritte Rohrschieber 71
zusammen mit dem Gebläse 73
betätigt, so daß eine Zwangskühlung des Generators 6 möglich ist und die warme Abluft
unmittelbar ins Freie geleitet werden kann.
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Das Gebläse 73 wird dabei von einem Temperaturmesser 74, der in der
Nähe der wärmeempfindlichen Teile des Generators 6, 7 angeordnet ist, gesteuert.
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Um die vom üblichen Generator 6 und gegebenenfalls vom Heizgenerator
7 erzeugte Abwärme zum Heizen des Kraftfahrzeuges bei kalten Außentemperaturen zu
verwenden, wird der Kreuzverteiler 52 in die in Figur 2c dargestell-te Stellung
("Heizgenerator ein") gebracht. Nun führt der Wärmemittelkreislauf vom Frischlufteinlaß
51 über das Gebläse 54, de Kreuzverteiler 52, die Leitung 55, die Kühlkanäle 65,
die Leitung 59, den Wärmetauscher 61 und die Leitung 63 zum Luftaustritt 64 des
Fahrgastraumes. Ist nur ein üblicher Generator 6 des Kraftfahrzeuges vorgesehen,
bewirkt dieser Kreislauf, daß die Frischluft vom Frischlufteinlaß 51 in den Kühlkanälen
65 des Gehäuses 5 vorgewärmt wird, so daß die Abwärme des Generators 6 zusätzlich
zu Heizzwecken genutzt wird. Dies gilt auch für die Abwärme des Heizgenerators 7,
wenn ein solcher vorgesehen und eingeschaltet ist. Darüber hinaus bewirkt der Heizgenerator
7, daß eine. schnellere Erwärmung von Antriebsmotor und/oder Fahrgastraum dann möglich
ist, wenn das kalte Fahrzeug in Betrieb genommen wird. In diesem Fall wird der Heizgenerator
7 nämlich nach dem Start durch Einschalten seines Erregerfeldes an die elektrische
Anlage des Kraftfahrzeuges eingeschaltet, wobei die elektrische Energie. des Heizgenerators
7 in Heizwiderständen 16a bzw.
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16b, die im Wärmetauscher 61'oder der Leitung 63 zum direkten Erwärmen
der Luft angeordnet sind, in Wärme umgesetzt wird. Vom Luftaustritt 64 gelangt die
Luft in
den Fahrgastraum und zwar einmal zum Beheizen des Fahrgastraumes,
zum anderen jedoch auch zum Enteisen der Frontscheibe im Winterbetrieb, so daß auch
bei niedrigen Motordrehzahlen, bei denen der Antriebsmotor selbst wenig Verlustwärme
erzeugt, zusätzliche Heizleistung aus der Abwärme der Generatoren 6, 7 bzw. Heizleistung
-des Generators 7 zur Verfügung steht, die durch das Gebläse 54 rasch und problemlos
an die Stelle gebracht wird, die rasch geheizt werden soll Hat sich das Kühlwasser
des Kraftfahrzeuges-und damit des Wärmetauschers 61 genügend hoch erhitzt, kann
auf zusätzliche Leistung vom Heizgenerator 7 verzichtet werden; der Heizgenerator
7 wird alsdann abgeschaltet.
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In einigen Ausgestaltungen der Erfindung ist der Heizgenerator 7
- wie dies weiter unten noch beschrieben wird -nicht als elektrischer Generator
sondern als Wärmegenerator ausgebildet, der direkt Wärme erzeugt, so daß diese zusätzliche
Wärme unmittelbar in den Wärmemittelkreislauf gemäß Figur 1 oder Figur 2 einfließt.
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Die vorstehend beschriebenen Wärmemittelkreisläufe gemäß Figur 1
und 2 haben jedoch nicht nur. den Vorteil, eine schnellere Erwärmung von Antriebsmotor
und/oder Fahrgastraum beim Kaltstart des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, die zusätzliche
mechanische Belastung des Antriebsmotors durch den Heizgenerator 7 hat darüber hinaus
eine erhöhte Grundlast zur Folge, die beim Leerlauf des Antriebsmotors im Hinblick
auf dessen spezifischen Verbrauch erwünscht ist.
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Es versteht sich von selbst, daß die in Figur 1 und 2 dargestelltenWärmemittelkreisläufe
sowohl mit dem üblichen Generator 6 alleine, wie mit einem Heizgenerator 7 wie
auch
mit mehreren Heizgeneratoren betrieben werden können.
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Die WärmemittelkreisläuSe sind auch keinesfalls auf die Beheizung
von Antriebsmotor und/oder Fahrgastraum beschränkt, die über den Wärmetauscher 10
bzw; 61 abgenommenebzw. an den Zusatzheizelementen 16, 16a, 16b erzeugte Wärme kann
nämlich ebenfalls zu sonstigen Heiz-' zwecken an Bord von Kraftfahrzeugen aller
Art verwendet werden. Auch ist es möglich, den zusätzlichen Generator 7 zum Betreiben
von besonders verbrauchsintensiven Zusatzeinrichtungen, wie Klimaanlagen, Kühlvorrichtungen
von Kühlfahrzeugen und dgl. zu verwenden.
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InFigur 3 ist ein Schnittbild eines üblichen Generators für ein Kraftfahrzeug
dargestellt, der zusätzlich über Mittel zum Abführen der Abwärme verfügt. Dabei
ist mit 21 ein Stator des Generators und mit 22 ein Kühlmantel bezeichnet, in den
der Stator 21 eingepreßt- ist. Der Kühlmantel 22 weist einmal offene Kühlkanäle
23 - zur Wärmeübertragung über Luft, vorzugsweise in einem internen Kreislauf, wie
weiter unten noch beschrieben -und zum anderen geschlossene Kühlkanäle 24 zur Wärmeübertragung
über ein zu- und abzuführendes Wärmemittel, vorzugsweise Wasser oder Luft, auf.
Diese Kühlkanäle 23, 24 sind in Figur 3b und c im Querschnitt zur Verdeutlichung
dargestellt.
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Der Generator weist weiterhin Lagerschilde 5a, b auf, in denen Sammelkanäle
26a, 26b angeordnet sind, wobei diese Sammelkanäle 26a, 26b mit den geschlossenen
Kühlkanälen 24 in Verbindung stehen und die erforderliche Abdichtung zwischen den
Lagerschilden 25a, 25b und dem Kühlmantel 22 durch Dichtungen 40 bewerkstelligt
wird.
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Wie aus Figur 2 weiter ersichtlich, ist der Wärmekanal 26b beispielsweise
an die Leitung 9 und der Sammelkanal 26a an die Leitung 4 gemäß dem Wärmemittelkreislauf
aus Figur 1 angeschlossen. Andererseits ist es natürlich
auch möglich,
bei Verwendung von Luft als Wärmemittel den geschlossenen Kühlkanal 24 in Figur
3 als Kühlkanal 65 gemäß Figur 2 zu verwenden, wobei die Sammelkanäle 26-a, 26b
in entsprechender Weise an die Leitungen 55,-59 anzuschließen sind.
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Bei der in Figur 3c gezeigten Variante der Kühlkanäle 23', 24' sind
die offenen Kühlkanäle 23' als Schlitze nach Art eines Kühlkörpers ausgebildet,
während die geschlossenen Kühlkanäle 24' wenigstens näherungsweise zylindrisch ausgebildet
sind. Bei einer Ausbildung der Kühlkanäle entsprechend Figur 3c werden erfindungsgemäß
Dichtelemente 40 verwendet, wie sie in Figur 4a bis e im einzelnen dargestellt sind.
Es versteht sich jedoch von selbst, daß die in Figur 4a bis c dargestellten Dichtelemente,40
nicht nur bei einer Heizvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet
werden können, sie können vielmehr überall dort eingesetzt werden, wo elektrische
Maschinen oder Generatoren mit einer Wärmemittelkühlung versehen sind.
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In Figur 4 ist mit 40 eine Dichtung bezeichnet, deren Profil im wesentlichen
dem des Kühlmantels 22 entspricht, wie er in Figur 3c dargestellt ist. Wie aus dem
in Figur 4b dargestellten Schnitt ersichtlich, besteht dies Dichtung ü aus einem
umlaufenden Steg 4B, in den formstabile Hülsen 41 eingesetzt-sind, die für eine
Verbindung der geschlossenen Kühlkanäle 24' von Kühlmantel 22 bzw. Lagerschilden
25a, 25b sorgen. Über die formstabilen Hülsen 41 sind 0-Ringe 42-, 42' geschoben,
die auf beiden Seiten am Steg 43 anliegen, Durch entsprechend angefaste Kanten des
Kühlmantels 22 bzw. der Lagerschilde 25a, 25b ist beim Zusammenbau
dieser
Elemente sichergestellt, daß eine ausreichende Dichtwirkung erzielt wird. In weiterer
Ausgestaltung der Erfindung ist es gemäß' Figur 4c möglich, den Steg 43' in Dichtmasse
auszubilden, wobei lediglich auf einer Seite des Steges 43' ein 0-Ring 42 vorgesehen
ist. Gleichzeitig ist in der angrenzenden Stirnseite des Lagerschildes 25b eine
umlaufende Nut 44 vorgesehen, in die die Dichtmasse des Steges 43' bei Zusammenfügen
der Teile 25b, 43', 22 verdrängt wird. Durch die Nut 44 im Lagersehild 25b wird
ein Auswandern des Steges 43' zwischen den Kühlkanälen 26b, 24 verhindert.
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Bei der Anordnung gemäß Figur 3 sind am Stator 21 Ständerwicklungen
28 angeordnet, die Erregerwicklung 29 befindet sich auf einem Klauenpol-Läufer,
dessen Klauenpole in Figur 3 mit 30 bezeichnet sind. Zwischen Klauenpolläufer und
Stator 21 befindet sich ein Luftspalt 31. Schließlich ist auf der Antriebswelle
auf der Seite des Lagerschildes 25 noch ein Lüfterrad 32 vorgesehen und auf dem
Lagerschild 25b befindet sich eine Gleichrichtereinheit 33; die über eine gut wärmeleitende
Isolierschicht 34 auf dem Lagerschild 25b befestigt ist.
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Die von den Ständerwicklungen 28 erzeugte Abwärme wird teilweise über
den Stator 21 an den Kühlmantel 22 abgegeben und dort über das in den geschlossenen
Kühlkanälen 24 zirkulierende Wärmemittel abgeführt. Um die restliche Wärme des Stators
abzuführen und um darüber hinaus auch eine möglichst gute Wärmenbfuhr der inneren
Teile des Generators, insbesondere der Erregerwicklung 29 sicherzustellen, ist weiterhin
erfindungsgemäß ein innerer Luftkü-hlkreislauf vorgesehen, der vom Lüfterrad 32
aufrechterhalten wird. Dieser Luftkühlkreislauf geht vom Lüfterrad 32 im Lagerschild
25a über
die offenen Kühlkanäle 23 zum Lagerschild 25b und von
dort zurück über den Luftspalt 31 zum Lüfterrad 32.
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Es versteht sich von selbst, daß die angegebenen Richtungen für die
Zirkulation der Kühlmittel Wasser und/oder Luft jeweils auch entgegengesetzt sein
können.
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Insgesamt sorgt der geschlossene Luftkühlkreislauf für eine bessere
Verteilung der Abwärme und damit für eine bessere Abfuhr über den Kühlmantel 22.
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Um weiterhin auch die Abwärme der Gleichrichtereinheit 33 für Erwärmungszwecke
nutzen zu können, ist die Isolierschicht 34 gut wärmeleitend ausgebildet,'so daß
die Abwärme der Gleichrichtereinheit 33 über die Isolierschicht 34 an das kühlmitteldurchströmte
Lagerschild 25b abgegeben wird.
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Die in Figur 5 dargestellte Generatoranordnung entspricht derin Figur
3 dargestellten, so daß auf eine nähere Beschreibung der einzelnen Elemente verzichtet
werden kann. Es ist jedoch zusätzlich zu dem üblichen Generator 6 bei der in Figur
5 dargestellten Anordnung ein Heizgenerator 7 vorgesehen, der auf einer gemeinsamen
Welle 35 für beide Generatoren 6, 7 angeordnet ist, wie dies bereits in den Figuren
1 und 2 symbolisch dargestellt war.
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Der Aufbau des Heizgenerators 7 entspricht in diesem Falle dem des
üblichen Generators 6 und die vom Heizgenerator 7 erzeugte elektrische Energie wird
zum Betreiben elektrischer Zusatzheizungen verwendet. Durch den identischen Aufbau
von Generator 6 und Heizgenerator 7 können die bereits in Figur 3 dargestellten
Lagerschilde 25a, 25b verwendet werden, es ist lediglich erforderlich, den Kühlmantel
22 mit den darin enthaltenen Kühlkanälen 23, 24 entsprechend breiter auszubilden.
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Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform eröffnet zuzusätzlich
die Möglichkeit, den Heizgenerator nicht als Stromerzeuger, sondern direkt als Wärmeerzeuger
einzusetzen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Ständerwicklung 28 des Heizgenerators
7 kurzzuschließen, so daß in dieser eine beträchtliche Abwärme entsteht, die über
den Kühlmantel 22 in den Wärmemittelkreislauf abgeführt wird.
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Eine weitere Möglichkeit, den Heizgenerator 7 als Wärmegenerator auszubilden,
ist in Figur 6 dargestellt. Dabei ist im Heizgenerator 7 statt des Ständers 21 mit
Ständerwicklung 28 ein Massiveisenständer 36 angeordnet, so daß der Heizgenerator
7 in diesem Fall als Wirbelstrombremse wirkt. In der Wirbelstrombremse entsteht
dabei ebenfalls eine erhebliche Wärme, die über den Kühlmantel 22 abgeführt wird.
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Schließlich ist in Figur 7 noch eine Vorrichtung dargestellt, bei
der für den Fall eines elektrischen Heizgenerators 7 die in diesem erzeugte elektrische
Energie direkt am'Heizgenerator 7 in Wärmeenergie umgesetzt wird.
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Hierzu sind Heizwiderstände 45 vorgesehen, die gemäß der Ausführungsform
entsprechend Figur 7a als Tauchheizstäbe ausgebildet und im Sammelkanal 26a angeordnet
sind oder entsprechend Fig. 7b direkt in ein Formstück 46 de's Lagerschildes 25a
integriert sind. In beiden Fällen erstrecken sich die Heizwiderstände 45 über etwa
2/3 des Umfanges des Lagerschildes 25a bzw. des Sammelkanales 26a, wobei das verbleibende
mfangsdrittel zum Heranführen der elektrischen Anschliisse bzw. der Anschlul3u nutzen
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