DE3707387C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator für im Untertagebergbau eingesetzte Gewinnungsmaschinen, insbesondere einen Drehstromtransformator für Walzenlader, der sich in der Bohrung eines schlagwettersicheren, wenigstens an einem Ende durch einen lösbaren Deckel abgeschlossenen zylindrischen Gehäuses befindet, das mit Kühlmittelräumen versehen ist.

Durch die DE-OS 34 38 138 ist ein Gehäuse für im Untertagebergbau eingesetzte Gewinnungsmaschinen bekanntgeworden, das zur Aufnahme von Bauteilen der Leistungselektronik, beispielsweise Thyristoren, Drosseln oder Transformatoren dient. Es besteht aus einem an einem Ende mit einem Flansch besetzten zylindrischen Mantel, in dessen Bohrung eine Büchse schließend eingeschoben ist, deren im Büchsenumfang schraubenlinienförmig verlaufender Flüssigkeitskanal mit einer Zu- und Abflußleitung verbunden ist und als Kühlmittelkanal dient. Innerhalb der Büchsenbohrung befindet sich ein die Bauteile haltender einschiebbarer Träger. Ferner ist ein lösbarer Deckel vorgesehen, der die Gehäusebohrung abschließt.

Weiterhin ist durch die DE-PS 2 30 733 bereits ein Drehfeldtransformator bekannt, der nach Art eines Drehstrommotors mit Rotor und Stator ausgestattet ist. Dabei ist die primäre und die sekundäre Arbeitswicklung in den Statornuten oder in den Rotornuten untergebracht.

Zum Stande der Technik gehören auch Drehtransformatoren, die, wie die DE-PS 9 02 659 zeigt, mit einer durch Schnecke und Schneckenrad verdrehbaren stehenden Welle ausgestattet sind. Auf der verdrehbaren Welle sitzen die beweglichen Teile des Drehtransformators, während die Ständer, die die beweglichen Transformatorteile umgeben, innerhalb des Gehäuses befestigt sind.

Wegen der beengten Raumverhältnisse im Untertagebau strebt man bei Gewinnungsmaschinen und Walzenladern eine kompakte Bauweise und daher kleine Abmessungen des Maschinenkörpers an. Der Bauraum, der innerhalb eines solchen Maschinenkörpers für die Unterbringung elektrischer Einrichtungen, wie Transformatoren, zur Verfügung steht, ist daher klein und zwingt dazu, ihn weitestgehend auszunutzen, ohne die Zugänglichkeit oder die Aus- und Einbaumöglichkeit der in ihm untergebrachten Geräte einzuschränken. Weiterhin muß der anfallenden Verlustwärme Rechnung getragen und für deren Abfuhr gesorgt werden, um die Betriebstemperatur dieser Geräte im zulässigen Bereich zu halten. Besonders diesem Problem kommt wegen der beengten Raumverhältnisse erhebliche Bedeutung zu, da seine Lösung durch die räumliche Enge erschwert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen für den Einsatz in Gewinnungsmaschinen des Untertagebergbaues besonders geeigneten Transformator der eingangs erläuterten Bauart zu schaffen, der sich durch seine kompakte Bauweise und gute Möglichkeit zur Abfuhr der anfallenden Verlustwärme auszeichnet, aber auch leicht aus- und einbaubar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Transformator aus, wie er eingangs erläutert wurde, und wie er vom Gehäuseaufbau her teilweise durch die vorgenannte DE-OS 34 38 138 bekannt ist.

Die Erfindung schlägt vor, das Gehäuse mit zwei sich diametral gegenüberliegenden, seine Umfangsfläche anschneidenden Abflachungen und zwischen diesen Abflachungen mit sich beidseitig über die ganze verbleibende Gehäusewölbung erstreckenden Kühlmittelräumen zu versehen und es mit einem zentrisch durch seine Gehäusebohrung hindurchgeführten, in der Gehäusestirnwand und im Deckel gelagerten rohrförmigen Gehäuseteil auszurüsten, das ebenfalls mit durch schraubenlinienförmige Kühlmittelkanäle gebildeten Kühlmittelräumen ausgestattet und von einem dem Durchmesser der Gehäusebohrung angepaßten, schließend in die Gehäusebohrung eingeschobenen Eisenkern umgeben ist, der das rohrförmige Gehäuseteil umschließt und über seine Länge verlaufende Nuten zur Aufnahme der Primär- und der Sekundärwicklung aufweist. Ein Transformator dieser Bauart hat wegen seiner gedrungenen Bauweise kleine Abmessungen, die ihn für im Untertagebergbau eingesetzte Gewinnungsmaschinen besonders geeignet machen. Bei ihm treten nur geringe Wirbelströme auf, die wenig Verlustwärme erzeugen, weil seine Primär- und seine Sekundärwicklung sich innerhalb eines gemeinsamen Eisenkerns befindet. Durch den engen Gehäusesitz des sich erwärmenden Eisenkerns wird diese Wärme rasch nach außen geleitet und hier von der in den beiden Kühlmittelräumen befindlichen Kühlflüssigkeit übernommen, andererseits von der durch die schraubenlinienförmigen Kühlmittelkanäle des rohrförmigen Gehäuseteils hindurchgeführten Flüssigkeit nach außen abgeführt. Selbst in Bohrungen eines Maschinenkörpers läßt sich ein derart ausgebildeter Transformator ohne weiteres unterbringen und kühlen. Auch bildet er für die Durchführung von Energie oder Steuerleitungen kein Hindernis, da die Bohrung des rohrförmigen Gehäuseteils für diesen Zweck genutzt werden kann.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal können die beiden Kühlmittelräume des Gehäuses zur Abfuhr der Verlustwärme mit je einer Rohrschlange ausgerüstet sein, deren gerade Längenabschnitte durch sie umfassende, sich nur über einen Teil der Höhe des Kühlmittelraumes erstreckende und versetzt zueinander angeordnete Rippen miteinander verbunden sind. Die Rippen sichern einerseits die Lage der Rohrschlange innerhalb der Kühlmittelräume und geben ihr die nötige Stabilität und schränken andererseits die Zirkulation des Kühlmittels nicht über Gebühr ein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Transformatorhälfte in einem Längsschnitt;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1;

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel anhand eines Längsschnittes einer Transformatorhälfte;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie C-D der Fig. 3;

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Querschnitt;

Fig. 6 eine Einzelheit.

Der mit (1) bezeichnete Transformator besitzt ein zylindrisches Gehäuse (2), dessen Bohrung (3) an einem Ende durch die Gehäusestirnwand (4) abgeschlossen ist. Der Umfang dieses Gehäuses (2) ist mit einer als Doppelwendel geführten schraubenlinienförmigen Nut (5) ausgestattet und mit einer Büchse (6) besetzt, die die Nut (5), die sich über die ganze Gehäuselänge erstreckt, abschließt. Ein lösbar angeordneter Deckel (7), dessen Flansch (8) über den Gehäusedurchmesser vorsteht, verschließt das andere Ende der Gehäusebohrung (3) und wird von nicht dargestellten Schrauben, die in Bohrungen der Gehäusestirnfläche eingreifen, gehalten.

Innerhalb der Gehäusebohrung (3) befindet sich ein dem Bohrungsdurchmesser des Gehäuses (2) angepaßter Eisenkern (9). Er wird von elektrisch gegeneinander isolierten Blechen gebildet und liegt auf seiner der Gehäusestirnwand (4) zugewandten Stirnseite an einer in der Gehäusebohrung (3) befindlichen Büchse (10) an. Über die ganze Länge des Eisenkerns (9) verlaufende, im gleichen Teilungsabstand voneinander angeordnete Nuten (11) dienen zur Aufnahme der Wicklung (12) des Transformators (1).

In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 ist der Eisenkern (9) zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem in die Gehäusebohrung (3) eingepreßten ringförmigen äußeren Teil (9 a) und einem in die Bohrung (13) dieses ringförmigen Teils (9 a) eingedrückten, an der Büchse (14) anliegenden zylindrischen Teil (9 b). In der Fig. 1 sind beide Teile (9 a, 9 b) mit über ihre Länge verlaufenden Nuten (11) ausgestattet, die einander gegenüberliegen. In den Nuten (11) des ringförmigen Teils (9 a) befindet sich beispielsweise die Primärwicklung (12 a) des Transformators (1), die hier im Bereich des verbreiterten Nutenquerschnittes angeordnet ist, während die Nuten (11) des zylindrischen Teils (9 b) beispielsweise die Sekundärwicklung (12 b) aufnehmen.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 besitzt nur der ringförmige äußere Teil (9 a) des Eisenkerns (9) Nuten (11), die neben der Primärwicklung (12 a) auch die Sekundärwicklung (12 b) aufnehmen. Beide Wicklungen (12 a, 12 b) sind hier durch eine Isolierleiste (15) voneinander getrennt (Fig. 4) und befinden sich in dem erweiterten Nutquerschnitt, dessen Austrittsöffnung durch den zylindrischen Teil (9 b) verschlossen wird. Diese Anordnung der Primär- und Sekundärwicklung (12 a, 12 b) trägt mit bei zur Reduzierung der Transformatorabmessungen, da der Durchmesser des Eisenkerns (9) hier verringert werden kann.

In beiden Ausführungsbeispielen können die Wicklungsköpfe (16), die sowohl bei der Primär- als auch der Sekundärwicklung (12 a, 12 b) aus den Teilen (9 a, 9 b) des Eisenkernes (9) vorstehen, mit wärmeleitendem Material, beispielsweise einem Gemisch aus Silikon und Aluminiumoxyd, vergossen sein. Ihre Enden (17) sind durch eine druckfest verschließbare Öffnung (18) der Gehäusestirnwand (4) nach außen zu nicht dargestellten Verbrauchern geführt.

Kühlwasser fließt der Nut (5) über einen nicht dargestellten Anschluß zu. Es durchläuft die Nut (5) bis zum Gehäuseende, wo es in die parallel geführte Nut (5 a) eintritt und über den Kühlwasserauslaß (19) des Deckels (7) und die Leitung (20) zum Kühlwassereinlaß (21) gelangt. Weiter dringt es dann über die Bohrung (22) in die gleichfalls als Doppelwendel geführte Nut (23) des rohrförmigen Gehäuseteils (24) ein und verläßt diese, nachdem es das Gehäuseteil (24) auf seiner ganzen Länge durchlaufen hat, an einem nicht dargestellten Kühlwasserauslaß.

Das rohrförmige Gehäuseteil (24) erstreckt sich über die ganze Länge der Gehäusebohrung (3) und ist an einem Ende in einer Bohrung (25) der Gehäusestirnwand (4) und an seinem anderen Ende in einer Bohrung (26) des Deckels (7) gelagert. Eine Büchse (27) umgibt auch dieses Gehäuseteil (24) und schließt die zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit dienende Nut (23) nach außen hermetisch ab.

Ein Transformator (1) dieser Bauart wird stets dann benutzt, wenn aus baulichen Gründen seine Anordnung zwischen dem Antriebsmotor und dem die Antriebsbewegung an das Lösewerkzeug der Gewinnungsmaschine weitergebenden Untersetzungsgetriebe sich nicht vermeiden läßt. In diesem Fall wird eine die Motordrehbewegung übertragende Welle (28) durch das Gehäuseteil (24) hindurchgeführt und in einem Wälzlager (29), das sich in der Eindrehung (36) des Deckels (7) befindet, drehbar gelagert.

Die mit den Wicklungsenden (17) durch die Öffnung (18) aus dem Gehäuse (2) herausgeführte Leitung (30) dient zur Temperaturüberwachung und führt zu in den Nuten (11) des Eisenkernes (9) angeordneten, nicht dargestellten Sensoren, die bei unzulässigem Temperaturanstieg ein Signal auslösen und gegebenenfalls die Gewinnungsmaschine abschalten.

Da der Deckel (7) mit seinem Flansch (8) über den Gehäusedurchmesser vorsteht, dient er nicht nur zum Abschluß der Gehäusebohrung (3), sondern auch zur Befestigung des Transformators (1) innerhalb des Körpers der nicht dargestellten Gewinnungsmaschine.

Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Transformator (1) ist mit einem einteiligen Eisenkern (9) ausgerüstet, in dessen Nuten die Wicklung von den Stirnseiten aus eingeschoben wird. Im übrigen unterscheidet er sich im inneren Aufbau nicht von den zuvor beschriebenen Transformatorausführungen. Er besitzt lediglich zwei sich diametral gegenüberliegende Abflachungen (31), die das zylindrische Transformatorgehäuse anschneiden und seine Außenabmessungen in einem bestimmten Umfangsbereich reduzieren. Transformatoren (1) dieser Bauart haben beidseitig je einen sich über die ganze Höhe ihres gewölbten Umfangsabschnittes (32) erstreckenden Kühlmittelraum (33), der mit einer frostsicheren Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Wasser durchläuft eine in diesen Räumen (33) untergebrachte Rohrschlange (34) und führt die entstehende Verlustwärme ab. Dazu ist die Rohrschlange (34) über die ganze Länge des Kühlmittelraumes (33) hin- und hergehend geführt, und es sind die Rohrschlangen beider Kühlmittelräume (33) hintereinandergeschaltet. Rippen (35) umfassen mehrere der geraden Längenabschnitte der Rohrschlange (34) und versteifen sie. Diese Rippen (35) sind versetzt zueinander angeordnet, damit keine separaten Kammern innerhalb eines Kühlmittelraumes (33) entstehen, durch die das Einfüllen des Frostschutzmittels bzw. das Entleeren dieser Räume (33) erschwert wird.

Claims (2)

1. Transformator für im Untertagebergbau eingesetzte Gewinnungsmaschinen, insbesondere Drehstromtransformator für Walzenlader, der sich in der Bohrung eines schlagwettersicheren, wenigstens an einem Ende durch einen lösbaren Deckel abgeschlossenen zylindrischen Gehäuses befindet, das mit Kühlmittelräumen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) zwei sich diametral gegenüberliegende, seine Umfangsfläche anschneidende Abflachungen (31) aufweist - wobei die Kühlmittelräume (33) zwischen diesen Abflachungen (31) beidseitig sich über die ganze verbleibende Gehäusewölbung (32) erstrecken -, sowie mit einem zentrisch durch seine Gehäusebohrung (3) hindurchgeführten, in der Gehäusestirnwand (4) und im Deckel (7) gelagerten rohrförmigen Gehäuseteil (24) ausgerüstet ist, das ebenfalls mit durch schraubenlinienförmige Kühlmittelkanäle (23) gebildeten Kühlmittelräumen ausgestattet und von einem dem Durchmesser der Gehäusebohrung (3) angepaßten, schließend in die Gehäusebohrung (3) eingeschobenen Eisenkern (9) umgeben ist, der das rohrförmige Gehäuseteil (24) umschließt und über seine Länge verlaufende Nuten (11) zur Aufnahme der Primär- und Sekundärwicklung (12, 12 a, 12 b) aufweist.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kühlmittelräume (33) des Gehäuses (2) zur Abfuhr der Verlustwärme mit je einer Rohrschlange (34) ausgerüstet sind, deren gerade Längenabschnitte durch sie umfassende, sich nur über einen Teil der Höhe des Kühlmittelraumes (33) erstreckende und versetzt zueinander angeordnete Rippen (35) miteinander verbunden sind.