DE3221969A1 - Luft-luft-waermetauscher fuer eine elektrische maschine - Google Patents

Description

• Luft-Luft-Wärmetauscher für eine elektrische Maschine
• Die Erfindung betrifft einen Luft-Luft-Wärmetauscher zur eine elektrische Maschine nach demOberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Aus den "BBC-Nachrichten" von Juli/August 1971, insbesondere Seite 252, Bild 10 ist für Gleichstrommaschinen ein solcher Wärmetauscher bekannt, der umfangsseitige GehEuse-Öffnungen, d.h. umfangsseitige oeffnungen in den Lagerschilden überdeckt und bei dem die beiden Lüfter in den beiden Kammern jeweils von einem Lüftermotor angetrieben werden, wobei die beiden Motorwellen verschiedene Außenwände des Wärmetauschers durchdringen, und zwar eine seitliche Außenwand der Innenluftkammer und eine Deckwand der darüberliegenden Außenluftkammer. Die von dem Außenluftstrom durchströmten Rohre sind senkrecht zur Maschinenwelle gerichtet und werden zum Innenluftkreis quer angeströmt.
• Eine solche Ausführung des Wärmetauschers hat zwar die gleiche Grundfläche wie die überdeckte Maschine, ergibt aber eine große Bauhöhe, die größer als die Bauhöhe der Maschine selbst ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wesentlich niedriger bauenden Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, der nur eine relativ wenig größere Grundfläche als die Maschine selbst benötigt und der mit einem geringeren Aufwand für die Lüfter auskommt.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auf einfache Weise durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Patentanspruchs 1.
• Die Richtung des Außenluftstromes in der Außenluftkammer und der Innenluftkammer kann gleich oder entgegengesetzt sein, wobei einer der beiden Luftströme durch Rohre der einen Kammer fließt, die die jeweils andere Kammer abgedichtet durchdringen. Eine bekannte günstigere Rückkühlung kann auch beim Gegenstand der Erfindung durch quer zur einen Luftströmung angeordnete Rohre erreicht werden, und zwar auch für von der Innenluft durchströmte Rohre, wenn die Innenluftkammer in eine erste und zweite Teilinnenluftkammer unterteilt ist, die zu beiden Seiten der Außenluftkammer angeordnet sind, von denen die über das Maschinengehäuse vorragende eine den zugeordneten Lüfter enthält und eine stirnseitige Gehäuseöffnung überdeckt, und die andere kürzer als das Maschinengehäuse ist und eine seitliche umfangsseitige Gehäuseöffnung überdeckt. Beide Teilinnenluftkammern sind über die von der Innenluft durchsetzten Rohre verbunden, die quer zur Maschinenlängsachse die Außenluftkammer durchdringen.
• Da hierbei die Motorwelle für beide Lüfter fluchtend mit der Maschinenwelle liegen kann, kann die Höhe der oberhalb des Maschinengehäuses angeordneten Teile der Kammern ohne Rücksicht auf den Lüfterdurchmesser besonders niedrig gewählt werden.
• Wenn eine schmälere Grundfläche erwünscht ist, dann kann auf nachfolgend noch näher eingegangene andere Ausführungsformen der Kammern abgestellt werden, bei denen höchstens nur an einer Seite der einen Kammer ein Teil der anderen Kammer angeordnet ist. Einige solcher besonders raumbedarfs-und kühlungsmäßig günstige Ausführungen der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Maschine mit aufgesetztem Wärmetauscher, Fig. 2 und 3 je einen vereinfachten Längsschnitt durch einen Motor mit unterschiedlichem Wärmetauscher und Fig. 4 die Vorderansicht für die Gegenstande nach Fig. 2 und 3.
• Gemäß Fig. 1 ist äuf eine innenbelüftete Gleichstrommaschine von rechteckiger Gehäusekontur, bestehend aus den endseitigen Lagerschilden 1 und 3 heiderseits eines Ständergehäuses 2 und der den Läufer tragenden Welle 4 ein Luft-Luft-Wärmetauscher 5 mit achsparallelen Außenluftrohren 6 und den von einem gemeinsamen Lüftermotor 7 angetriebenen Lüftern 8 und 9 aufgesetzt.
• Der Lagerschild 1 hat am oberen flachen Bereich seines Umfanges eine erste Gehäuseöffnung 1A und der Lagerschild 3 an der Stirnseite um das Lager herum eine zweite GehSuseöffnung 3A für den Innenluftkreis JL. Der Wärmetauscher 5 sitzt mit dem flachen Kammerteil 10A' seiner Innenluftkammer 10, die etwa so breit wie die Breite der Maschinengrundfläche ist, die Gehäuseöffnung 1A überdeckend auf dem Maschinengehäuse 1, 2, 3 und ragt über dieses axial um die Länge ihres stirnseitigen Kammerteils 1OB vor, wobei beide Kammerteile 10A, 1OB im Bereich des Lüfters 8 miteinander in Verbindung stehen und vor dem Lüfter 8 im Kammerteil 1OB eine Luftleitwand 10C angeordnet ist.
• Die Innenluftkammer 10 ist von der Außenluftkammer 11 durch eine vom Lüftermotor 7 durchdrungene Trennwand 12 getrennt.
• Die Außenluftkammer 11 besitzt eine Stirnwand 11A mit Einlaßöffnung 11B für den Außenluftstrom AL, hinter der der Lüfter 9 angeordnet ist. Im Kammerteil 10A der Innenluftkammer 10 sind die achsparallelen Rohre 6 an den von ihnen durchdrungenen Außen- und Trennwänden 12, 10D gehalten, durch die die Außenluft AL strömt und dabei die Innenluft JL rückkühlt.
• Diese Ausführung ist besonders schmal und flachbauend und erlaubt eine freizügige Wahl der Lüfterbemessung, da der Lüfterdurchmesser an die öhe des Maschinengehäuses angepaßt werden kann.
• An Stelle der in Maschinenlängsachse parallelen Außenluftrohre gemäß Fig. 1 können diese auch quer zur Maschinenlängsachse angeordnet sein, wenn bei sonst unveränderter Anordnung der Lüfter und des Lüftermotors die stirnseitige Außenluftkammer mit einem seitlich zu der Innenluftkammer angeordneten Kammerteil in Verbindung steht, in dem die Außenluftrohre münden.
• Eine entsprechende Ausgestaltung für den Wärmetauscher, bei der der Lüftermotor oberhalb des Maschinengehäuses mit parallel zur Maschinenwelle liegender Motorwelle angeordnet ist, ist in zwei Varianten in den Fig. 2 bis 4 angedeutet.
• Dabei ist die eine Variante nach Fig. 2 für die Uberdeckung einer umfangsseitigen und einer stirnseitigen Gehäuseöffnung, die Variante nach Fig. 3 für die Überdeckung zweier umfangsseitiger Gehäuseöffnungen geeignet. Die Vorderansicht ist für beide Varianten gemäß Fig. 4 gleich. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in beiden Fällen auf übereinstimmende Teile. Bei der Ausführung nach Fig. 2 besteht der Wärmetauscher 5' aus der mittig auf dem Maschinengehäuse 1, 2, 3 aufgesetzten und stirnseitig abschließenden Innenluftkammer 10A', lOB', die die umfangsseitige Gehäuseöffnung 1A' und die stirnseitige Gehäuseöffnung 3A' für den Innenluftkreis JL überdeckt. Die Innenluftkammer ist durch eine Trennwand 12t teils nach außen und teils gegen die stirnseitig vorgelagerte Außenluftkammer 11D' abgeschlossen. Mit der Außenluftkammer 11D' ist die an der einen Seite der Innenluftkammer 10A' angeordnete Außenluftkammer 11c verbunden, in die die von der Außenluft AL durchströmten, quer zur Längsachse erstreckten Rohre 6' münden, die auf der anderen Endseite ins Freie gehen. Die Lüfter 8, 9 samt Lüftermotor 7 sind in den Kammern 10A' und 11D' angeordnet, wobei der Lufteinlaß 11B' für die Außenluft AL in der Stirnwand ilA' vorgesehen ist, die oberhalb des Maschinengehäuses 1, 29 3 liegt. Diese Ausführung kann etwas kürzer als die Ausführung nach Fig. 1 gehalten werden; dafür ist sie wegen der nur begrenzt niedriger bauenden Lüfter etwas höher als die Ausführung nach Fig. 1. Es ist aber möglich, auch für die -quer erstreckten Rohre in der Innenluftkammer bezüglich der Lüfteranordnung die Ausführung nach Fig. 1 vorzusehen.
• Eine solche Ausweichmöglichkeit ist für die Ausführung nach Fig. 3 nicht möglich, dafür kann hierbei ein besonders kurzer Wärmetauscher 5" erzielt werden. Dies ist dadurch möglich, daß die Innenluftkammer 10" nur über die Länge des Maschinengehäuses 1, 2, 3 reicht und zwei umfangsseitige Gehäuseöffnungen 1A" und 3A" überdeckt. Die Trennwand 12" zur Außenluftkammer 11D" liegt in der Ebene des Lagerschildes 3 und schließt beide gegeneinander ab. Der Lufteinlaß 11B" in der Stirnwand 11A" der Außenluftkammer 11D" liegt oberhalb des Maschinengehäuses. Wie für Fig. 2 ist die seitliche Außenluftkammer 11C gemäß Fig. 4 neben der Innenluftkammer 10" angeordnet. Die Rohre 6' sind in gleicher Weise liegend vom Außenluftstrom AL durchsetzt.
• 4 Figuren 8 Patent ansprüche

Claims (8)

1. Patentansprüche 1 Luft-Luft-Wärmetauscher für eine elektrische Maschine, rAußen- und Trennwände sowie luftführende Rohre zur Bildung von über dem Maschinengehäuse liegenden getrennten Kammern für den Innenluftkreis (Innenluftkammer) und den rückkühlenden Außenluftstrom (Außenluftkammer) sowie diese fördernde motorisch angetriebene Lüfter in beiden Kammern aufweist und der bei freier Zugänglichkeit zu Stromübertragungsapparaten innerhalb des Maschinengehäuses Gehäuse-Öffnungen für den Innenluftkreis überdeckend auf das Maschinengehäuse aufsetzbar ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Lüfter (8, 9) von einem gemeinsamen Lüftermotor (7) angetrieben sind, dessen zur Maschinenwelle (4) parallele Motorwelle eine zur Stirnseite des Maschinengehäuses (T, 2, 3) parallele Trennwand (12, 12', 12") zwischen beiden Kammern (10A, lOB, 11; 11A', 10B', 11D'; 10", 11D") abdichtend durchdringt und die Außenluftkammern (11; 11D', 11D") in Maschinenlängsrichtung über die Innenluftkammer (10A; 10A', 10") und das Maschinengehäuse (1, 2, 3) vorragt.
2. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Lüfter (8, 9) an beiden Wellenenden des Lüftermotors (7) angeordnet sind und das Motorgehäuse (1, 2, 3) die Trennwand (12, 12', 12") abdichtend durchdringt.
3. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die der Maschinengehäusebreite angepaßte Innenluftkammer (10A, 10B) eine umfangsseitige und eine stirnseitige Gehäuseöffnung (1A, 3A) überdeckt und von in Maschinenlängsachse parallelen, ins Freie führenden Außenluftrohren (6) abgedichtet durchsetz-t ist, die in die gleichbreite, axial der Innenluftkammer (IOA, 10B) vorgeordnete Außenluftkammer (11) münden (Fig. 1).
4. 4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Innenluftkammer (10A') an die Gnindflächenbreite des Maschinengehäuses (1, 2, 3) angepaßt ist, von quer zur Maschinenlängsachse gerichteten Außenluftrohren (6') abgedichtet durchsetzt ist und ihre eine Längsseite an einen Teil der Außenluftkammer (11C) angrenzt, in den die ins Freie führenden Außenluftrohre (6') münden.
5. 5, Wärmetauscher nach Anspruch 4, d a d'u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Innenluftkammer (10") auch an die Grundflächenlänge des Maschinengehäuses (1, 2, 3) angepaßt ist und zwei umfangsseitige Gehäuseöffnungen (1A", 3A") für den Innenluftkreis (JL) überdeckt (Fig. 3).
6. 6. Wärmetauscher nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , da die -Innenluftkammer (lOA') in Maschinenlängsrichtung das Maschinengehäuse (1, 2, 3) überragt und eine umfangsseitige sowie eine stirnseitige Gehäuseöffnung (1A', 3A') für den Innenluftkreis (JL) überdeckt (Fig. 2).
7. 7. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die an die Grundflächenbreite des Maschinengehäuses angepaßte und über das Maschinengehäuse axial vorragende Außenluftkammer von quer zur Maschinenlängsachse gerichteten Innenluftrohren abgedichtet durchsetzt ist, die auf der einen Seite in eine axial über das Maschinengehäuse vorragende un eine stirnseitige Gehäuseöffnung überdeckende erste Teilinnenluftkammer und auf der anderen Seite in eine nur die umfangsseitige Gehäuseöffnung überdeckende, kürzer als das Maschinengehäuse erstreckte zweite Teilinnenluftkammer münden.
8. 8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Motorwelle des Lüftermotors (7) die Trennwand (12) fluchtend zur Maschinenwelle durchdringt.