DE488115C

DE488115C - Cooling device for electrical machines with water and air cooling, in which water-cooled bodies are installed between the sheet metal stacks of the stand iron

Info

Publication number: DE488115C
Application number: DEB129924D
Authority: DE
Original assignee: OTTO TITUS BLATHY DR
Current assignee: OTTO TITUS BLATHY DR
Priority date: 1927-02-24
Filing date: 1927-02-24
Publication date: 1929-12-20

Description

Kühleinrichtung für elektrische flaschinen mit Wasser- und Luftkühlung, bei denen wassergekühlte Körper zwischen die Blechstapel des Ständereisens eingebaut sind Durch Anordnung von wassergekühlten Kühlkörpern zwischen die Blechpakete des Ständereisens elektrischer Maschinen kann die Belastungsfähigkeit, also -die spezifische Leistung dieser Maschinen, wesentlich gesteigert werden. Für die Wasserkühlung des Läufers ist es jedoch nicht gelungen, eine vollkommen befriedigende Lösung zu finden, so daß es zweckmäßiger erscheint, für den Läufer sowie für die Spulenköpfe die Luftkühlung weiter beizubehalten. Selbstverständlich könnte man neben der Luftkühlung auch eine Wasserkühlung für den Läufer vorsehen.Cooling device for electric machines with water and air cooling, in which water-cooled bodies are installed between the sheet metal stacks of the stand iron are By arranging water-cooled heat sinks between the laminated cores of the Stator iron electrical machines can have the load capacity, i.e. the specific Performance of these machines can be increased significantly. For water cooling the However, the runner has not been able to find a completely satisfactory solution, so that it seems more expedient to use air cooling for the rotor as well as for the coil ends continue to be maintained. Of course, one could also use one in addition to air cooling Provide water cooling for the runner.

Es ist ferner zweckmäßig, die Kühlluft in geschlossenem Kreislaufe durch die Maschine zu führen, um die Reinheit der Luft zu gewährleisten. Um aber bei :etwaigen Maschinenbränden den Schaden auf das Mindestmaß herunterzudrücken, ist es wünschenswert, die kreisende Menge der Kühlluft so gering als möglich zu bemessen. Gemäß, der Erfindung ist die Kühleinrichtung derart beschaffen, daß die Wasserkühlung des Ständers gleichzeitig die Kühlung der vom Läufer abziehenden warmen Luft bewirkt, so daß die Kühlluft ihren Kreislauf innerhalb des Maschinengehäuses vollführen kann.It is also advisable to circulate the cooling air in a closed circuit through the machine to ensure the purity of the air. To but in the event of a machine fire, to reduce the damage to the minimum, it is desirable to keep the circulating amount of cooling air as small as possible measured. According to the invention, the cooling device is such that the Water cooling of the stator at the same time the cooling of the warm drawn off the runner Air causes the cooling air to circulate within the machine housing can perform.

Als naheliegendste Lösung hierfür bietet sich die wechselweise Anordnung von Kühlkörpern und Luftspalten zwischen den einzelnen Blechstapeln des Ständereisens, so zwar, daß die durch die Luftspalte strömende warme Kühlluft ihre Wärme dem Ständereisen abgibt, um samt der im Ständer entstehenden Wärme durch die Wasserkühlung des Ständers abgeführt zu werden. Dabei muß: jedoch die von der Kühlluft entzogene Wärme durch die ganze Stärke des zu kühlenden Blechstapels hindurchwandern, so daß: zwecks Erzielung des erforderlichen Temperaturgefälles die Blechstapeln verhältnismäßig dünn genommen und die Kühlkörper verhältnismäßig dicht angeordnet werden müssen, was nur auf Kosten der Länge des wirksamen Ständereisenkörpers erfolgen kann.The most obvious solution for this is the alternating arrangement of heat sinks and air gaps between the individual stacks of sheet metal of the stand iron, so that the warm cooling air flowing through the air gap gives its heat to the stator iron gives off, together with the heat generated in the stand by the water cooling of the stand to be led away. In doing so: however, the heat extracted from the cooling air must pass through wander through the entire thickness of the stack of sheets to be cooled, so that: for the purpose of achieving the stacks of sheet metal taken relatively thin due to the required temperature gradient and the heat sinks have to be arranged relatively tightly, which only comes at a cost the length of the effective stator iron body can be done.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Luftspalte im Inneren der Kühlkörper liegen, so daß die warme Kühlluft des Läufers unmittelbar an den Kühlkörpern vorbeistreift. Aber auch diese Anordnung ist nachteilig, weil durch dieselbe einerseits die Stärke der Kühlkörper in der Achsenrichtung wesentlich vergrößert wird und andererseits die Herstellung derartiger Kühlkörper Schwierigkeiten bietet.Another possibility is that the air gaps are inside the heat sink are so that the warm cooling air of the rotor directly to the The heat sinks. But this arrangement is also disadvantageous because through the same on the one hand significantly increases the thickness of the heat sink in the axial direction and on the other hand, the manufacture of such heat sinks presents difficulties.

Am zweckmäßigsten ist es, die Luftspalte zwischen den Kühlkörpern und dem mit diesen in wärmeleitender Berührung stehenden zu kühlenden Ständereisen anzuordnen.-In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der neuen Kühleinrichtung dargestellt.It is most useful to have the air gaps between the heat sinks and the stator iron to be cooled which is in thermally conductive contact with these to be arranged.-In the drawing are several embodiments of the new cooling device shown.

Abb. z zeit den LänLysschnitt einer mit der neuen Kühleinrichtung ausgerüsteten Maschine, Abb. z einen mit dem Umfang des Eisenkörpers konzentrischen Schnitt des Kühlkörpers mit den angrenzenden Blechpaketen in größerem Maßstabe. Abb.3 ist eine abgeänderte Ausführungsform in ,ähnlicher Darstellung.Fig. Z shows the cross-section of one with the new cooling device equipped machine, Fig. z one concentric with the circumference of the iron body Section of the heat sink with the adjacent laminated cores on a larger scale. Fig 3 is a modified embodiment in, similar representation.

Abb. q. ist ein Schnitt gemäß der Linie 4-4 der Abb.3.Fig.q. is a section along the line 4-4 of Figure 3.

Abb. 5 und 6 zeigen abgeänderte Ausführungsformen des Kühlkörpers in einem der Abb.3 entsprechenden Schnitt.Figs. 5 and 6 show modified embodiments of the heat sink in a section corresponding to Figure 3.

Gemäß Abb. i ist a der Läufer und b der Ständer der Maschine, dessen Eisenkörper aus einzelnen Blechstapeln bl zusammengesetzt ist. Zwischen den einzelnen Blechstapeln sind in an und für sich bekannter Weise hohle flachringförmige Kühlkörper c eingesetzt, die beispielsweise den in Abb. q. in größerem Maßstabe gezeigten Querschnitt besitzen. Gemäß, dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Kühlkörper aus einer Anzahl flacher Röhren c, die einen annähernd parallelopipedischen Querschnitt besitzen und als konzentrische Ringe angeordnet sind. Die Kühlkörper c weisen Rippen h (Abb.2) auf, welche einerseits die Wärmeabführung aus dem Ständereisen in den Kühlkörper vermitteln, andererseits aber zwischen dem Kühlkörper und dem Ständereisen Luftspalte L entstehen lassen, durch welche die Kühlluft des Läufers hindurchströmt und ihre Wärme abgibt, so daß die Kühlluft, ohne das Gehäuse der Maschine zu verlassen, im geschlossenen Kreislauf unmittelbar wieder zum Läufer zurückgeführt werden kann. Infolge dieser Anordnung wird neben der äußerst wirksamen Kühlung des Ständers auch eine ausreichende Kühlung der Kühlluft des Läufers erzielt, um die im Inneren des Maschinengehäuses befindliche Luftmenge zur Läuferkühlung benutzen zu können. Die von der Außenluft abgesperrte kreisende Kühlluftmenge wird dabei so gering, daß bei in der Maschine auftretenden Bränden die vorhandene Luftmenge aufgezehrt wird, bevor noch größere Schäden eintreten könnten.According to Fig. I, a is the rotor and b is the stator of the machine, the iron body of which is composed of individual stacks of sheet metal bl. Between the individual stacks of sheet metal, hollow flat ring-shaped heat sinks c are inserted in a manner known per se, which for example have the shape shown in Fig. Q. Have cross-section shown on a larger scale. According to the illustrated embodiment, the heat sinks consist of a number of flat tubes c, which have an approximately parallel-opipedal cross-section and are arranged as concentric rings. The heat sinks c have ribs h (Fig. 2), which on the one hand convey the heat dissipation from the stator iron into the heat sink, but on the other hand create air gaps L between the heat sink and the stator iron through which the rotor's cooling air flows and gives off its heat, so that the cooling air can be returned directly to the rotor in a closed circuit without leaving the machine housing. As a result of this arrangement, in addition to the extremely effective cooling of the stator, sufficient cooling of the cooling air of the rotor is achieved in order to be able to use the amount of air located inside the machine housing for cooling the rotor. The amount of circulating cooling air, which is shut off from the outside air, is so small that, in the event of a fire in the machine, the amount of air present is consumed before even greater damage can occur.

Gemäß. Abb.2 sind die Rippen h angegossen, während sie gemäß Abb. 3 bis 6 durch Ausbuchtungen der Röhren gebildet sind.According to. Fig. 2 the ribs h are cast, while according to Fig. 3 to 6 are formed by bulges in the tubes.

Bei den in Abb. 2 bis q. dargestellten Ausführungsbeispielen liegen die zwischen den Rippen h entstehenden Luftspalte an der einen Seite des Kühlkörpers, während die andere Seite desselben seiner ganzen - Ausdehnung nach mit dem Ständereisen in unmittelbarer Berührung steht.With the in Fig. 2 to q. Embodiments shown lie the air gaps between the ribs h on one side of the heat sink, while the other side of the same extends along its entire length with the stand iron is in direct contact.

Gemäß Abb. 5 sind dagegen die Ausbuchtungen bzw. Rippen k abwechselnd an den beiden Seiten der Röhren c angebracht.According to Fig. 5, however, the bulges or ribs k are alternating attached to the two sides of the tubes c.

Abb.6 zeigt eine Variante, bei welcher 1i durch die Mitte des Kühlkörpers c hindurch Kühlkanäle m für die Luft hindurchgeführt sind. Wie aber aus dieser Abbildung ersichtlich, ist diese Anordnung weniger zweckmäßig als die vorhergehenden, weil bei im Inneren des Kühlkörpers liegenden Luftkanälen die Stärke des Kühlkörpers in der Achsenrichtung der Maschine vergrößert wird. Die Kühlröhren c sind an ihren beiden Enden mit Verteilungs- bzw. Sammelkanälen d verbunden, die an Flüssigkeitszu- bzw. -ablei:-tungen f, g angeschlossen sind. Das Kühlwasser tritt bei fein, wird durch die Verteilungskanäle d den einzelnen Kühlröhren c zugeführt, durchfließt diese und strömt durch Sammelkanäle e dem Ab$ußi g zu, um entweder abzufließen oder durch einen Kühler hindurch in geschlossenem Kreislaufe wieder dem Einströmungs-Anschluß. f zugeführt zu werden. Bei geschlossenem Flüssigkeitskreislauf kann man zur Kühlung zweckmäßigerweise destilliertes Wasser, z. B. Kondenswasser einer Dampfanlage, verwenden.Fig.6 shows a variant where 1i goes through the middle of the heat sink c are passed through cooling channels m for the air. But as from this figure can be seen, this arrangement is less convenient than the previous ones because in the case of air ducts inside the heat sink, the thickness of the heat sink is enlarged in the axial direction of the machine. The cooling tubes c are on theirs both ends are connected to distribution or collecting channels d, which are connected to or leads f, g are connected. The cooling water occurs when it becomes fine supplied through the distribution channels d to the individual cooling tubes c, flows through this and flows through collecting channels e to the outlet to either flow or through a cooler in a closed circuit back to the inflow connection. f to be fed. When the liquid circuit is closed, it can be used for cooling expediently distilled water, e.g. B. Use condensation water from a steam system.

Die konzentrischen Röhren desselben Kühlkörpers sind an ihren Enden zweckmäßig in der Weise mit den Verteilungs- bzw. Sammelkanälen d und e (Abb. i) verbunden, daß die Anschlußstellen dieser Kühlkanäle einzeln verschlossen werden können, um beim Leckwerden einzelner Kanäle diese auszuschalten.The concentric tubes of the same heat sink are at their ends appropriately in the manner with the distribution or collecting channels d and e (Fig. i) connected that the connection points of these cooling channels are closed individually in order to switch them off if individual channels leak.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cooling device for electrical machines with Water and air cooling, in which water-cooled bodies are placed between the sheet metal stacks of the stator iron are installed, characterized in that the for re-cooling the rotor cooling air serving air ducts between the cooling water bodies of the stator and the stator iron to be cooled, which is in thermally conductive connection with these are arranged. z. Cooling device according to claim i, characterized in that at least on one side of the cooling water body ribs are arranged by between the cooling water bodies and the adjacent sheet metal stacks of the active Stator iron's radial air gaps are created. 3. Cooling device according to claim i, in which each cooling water body consists of several concentric tubes, thereby characterized in that the individual tubes of the same heat sink at their ends with Distribution or collecting channels are connected in such a way that the connection provide the pipes can be closed individually.