DE729917C

DE729917C - An electric machine built into an underwater power plant with rotating poles carried by the turbine or pump impeller rim

Info

Publication number: DE729917C
Application number: DEF87348D
Authority: DE
Inventors: Arno Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1939-08-25
Filing date: 1939-08-25
Publication date: 1943-01-05

Description

In eine Unterwasserkraftanlage eingebaute elektrische Maschine mit vom Turbinen-oder Pumpenlaufradkranz getragenen umlaufenden Polen Es bereitet Schwierigkeiten, die in. Unterwa,sserkraftanlagen :eingebauten elektrischen Maschinen, denen umlaufende Pole von dem Außenkranz des Turbinen- oder Pumpenlaufrades getragen werden, ausreichend zu kühlen. Es liegt zwar nahe, das hierbei den Läufer axial durchströmende kalte Triebwasser zur Kühlung der elektrischen Maschine zu verwenden, jedoch würde dies !an sich wenig wirksam sein, weil dieses Wasser nicht an den hauptsächlich der Kühlung bedürfenden Teilen der .elektrischen Maschine vorbeiströmt. Deshalb hat man bekanntlich bereits ,an das Triebwasserführungsrohr eine von der "Druckseite zur Saugseite der Turbine führende Verbindungsleitung angeschlossen, durch welche ein den Ständerrücken und die Wickelköpfe kühlender abgezweigter Wasserstrom fließt. Ganz abgesehen davon, daß dieses Kühlwasser als Verlustwasser gewertet werden muß, :eignet sich diese bekannte Wasserkühlung nicht für die Abführung der Wärme .aus den Läuferpolen und deren Wicklung. Auch fehlt dabei das bei Luftkühlungen mögliche, sich .auf die Wärmeabführung besonders günstig ,auswirkende Umströmen der der unzulässigen Erwärmung besonders ,ausgesetzten Teile der elektrischen Maschine mit Luft.Electrical machine built into an underwater power plant with rotating poles carried by the turbine or pump impeller rim Difficulties are encountered those in. Unterwa, sserkraftanlagen: built-in electrical machines, which revolving Poles are carried by the outer rim of the turbine or pump impeller, sufficient to cool. It is obvious that the cold flow axially through the rotor To use head water to cool the electrical machine, however, this would In itself it will not be effective, because this water does not mainly take part in the cooling parts of the electrical machine that require it. Therefore, as is well known, one has already, to the headrace pipe one from the "pressure side to the suction side of the Turbine leading connecting line connected through which a stator back and the winding heads cooling branched water flow flows. Not to mention that this cooling water must be assessed as lost water: is this suitable known water cooling not for the dissipation of heat .from the rotor poles and their winding. Also, what is possible with air cooling is missing. On the heat dissipation particularly favorable, particularly effective flow around the impermissible heating , exposed parts of the electrical machine with air.

Erfindungsgemäß werden elektrische Maschinen der obengenannen Art mittels eines an sich bekannten Durchzugskühlluftstromes gekühlt, der, nach dem Verlassen der elektrischen Maschine z. B. von dieser in :einer Art Kreislauf wieder angesaugt, vermittels des durch das Triebwasserführungsrohr strömenden Wassers gekühlt bzw. rückgekühlt wird. Erreicht wird diese Wirkung dadurch, daß Ventilatoren der Maschine die Luft durch Ringzylinder hindurch ansaugen, die für die Führung der Kühlluftströme dienen, das Wasserführungsrohr umschließen und einen Ringkanal bilden, in welchem die angesaugte Luft durch das im Wasserführungsrohr fließende Wasser gekühlt wird. Die Ventilatorschaufeln werden hierbei, wie es auch für elektrische Maschinen der obengenannten Art als besonders zweckmäßig schon vorgeschlagen wurde, von dem Polradkranz getragen.According to the invention, electrical machines of the type mentioned above cooled by means of a per se known Durchzugskühlluftstromes, which, after Leaving the electrical machine z. B. from this in: a kind of cycle again sucked in, cooled by means of the water flowing through the headrace pipe or is re-cooled. This effect is achieved by the fact that the fans Machine suck in the air through ring cylinders, which are used for guiding the Serve cooling air flows, enclose the water pipe and form an annular channel, in which the sucked air through the water flowing in the water pipe is cooled. The fan blades are used here, as is also the case for electrical ones machinery of the type mentioned above has already been proposed as particularly useful, of the Worn flywheel wreath.

Je nach der gewählten Belüftungsart können solche Ringzylinder beiderseitig der elektrischen Maschine vorgesehen sein, und zwar als sich- an den Ständer unmittelbar anschließende Ringkörper. Die Umspülung des Ständers nebst seiner mit dem Kühlluftstrom ist aber auch möglich, wenn die Maschine noch mit einem besonderen Gehäuse, vorzugsweise einem Blechgehäuse, umgeben ist; in diesem Falle schließen sich die Ringzylinder an dieses Blechgehäuse an.Depending on the type of ventilation selected, such ring cylinders can be on both sides the electrical machine can be provided, specifically as being directly on the stator subsequent ring body. The rinsing of the stator and its with the cooling air flow but is also possible if the machine still has a special housing, preferably a sheet metal housing, is surrounded; in this case the ring cylinders close to this sheet metal housing.

Es ist selbstverständlich auch möglich, für die Rückkühlung der Luft in bekannter Weise zusätzliche Kühlrippen o. dgl. an den die Wärme austauschenden Wandungen anzuordnen oder das kühlende Triebwasser unter gleichen Gesichtspunkten durch Kühlschlangen oder ähnliche bekannte Rückkühler zu leiten, die von dem Kühlluftstrom umspült werden.It is of course also possible to recool the air in a known manner additional cooling fins o. the like. On the heat exchanging To arrange walls or the cooling headwater from the same point of view to pass through cooling coils or similar known dry coolers from the cooling air flow be washed around.

Sind an der Verbindungsstelle zwischen dem die umlaufenden Pole tragenden Laufradaußenkranz der Turbine und dem feststehenden Triebwasserführungsrohr Spalte vorhanden, die die Anordnung von Spaltwassersammelräumen o. dgl. erforderlich machen, so wird man zweckmäßigerweise auch die Außenwandungen dieser Spaltwassersammelräume für die Rückkühlung des Kühlluftstromes mit heranziehen. Hierzu können durch diese Sammelräume verlaufende Führungsrinnen o. dgl. für den Kühlluftstrom der elektrischen Maschine vorgesehen werden, oder die Wandungen der Sammelräume können Kühlrippen o. dgl. erhalten.Are at the junction between the pole carrying the rotating poles The impeller outer rim of the turbine and the fixed headrace pipe column present, which make the arrangement of fissure water collection rooms or the like necessary, so you will expediently also the outer walls of these crevice collecting spaces for recooling the cooling air flow. This can be done through this Guide troughs or the like running collecting spaces for the flow of cooling air from the electrical Machine can be provided, or the walls of the collecting spaces can have cooling fins or the like.

Wenn es .auch in den meisten Fällen ausreichen mag, den Kühlluftstrom lediglich für die Bespülung der Polwicklungen des Läufers zu benutzen, so bereitet es doch keine Schwierigkeiten, die aus dem Läufer austretende Kühlluft so weiterzuführen, daß in bekannter Weise ,auch noch anschließend die Ständerivicklung gekühlt wird.If it may be sufficient in most cases, the flow of cooling air to use only for purging the pole windings of the rotor, so prepared there are no difficulties in keeping the cooling air emerging from the rotor in this way, that in a known manner, the stator winding is also subsequently cooled.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens.The drawing shows an embodiment of the inventive concept.

a und b bezeichnet das Triebwasserführungsrohr, innerhalb dessen eine Wasserturbine c angeordnet ist. Der Laufradaußenkranz d dieser Turbine ist Träger der umlaufenden Pole e nebst der Wicklung j eines elektrischen Stromerzeugers. J ist der Ständer dieser Maschine, und h sind dessen Wikkelköpfe, die beiderseits in den von einem Gehäuse i umgrenzten Raum hineinragen. Der für die Kühlung der elektrischen Ma- . schine erforderliche Luftstrom wird durch Ventilatoren k erzeugt, die in bekannter Weise an beiden Seiten des Polradkranzes angeordnet sind. Ringzylinder l und in geben in Verbindung mit Leitblechen a dem von den Ventilatoren k angesaugten Kühlluftstrom eine solche Führung, daß dieser, wie durch Pfeile angedeutet ist, vor seinem Eintreten in das Gehäuse i der elektrischen Maschine an dem Triebwasserführungsrohr a bzw. b entlang strömt. Nach Umspülen der Läufer- und Ständerwicklung strömt die erwärmte Kühlluft durch eine Öffnung o des Gehäuses i wieder ins Freie bzw. in den Maschinenraum der Unterwasserkraftanlage o. dgl. Innerhalb des durch den Ringzylinder L und das Triebwasserführungsrohr b begrenzten Ringraumes sind zur Vergrößerung der Rückkühlwirkung für die angesaugte Kühlluft Rippen p angeordnet, die über den Umfang des Führungsrohres b verteilt sind. Diese Rippen p können auch von dem die Rückkühlung bewirkenden Triebwasser durchflossen werden. Ebenso können in dem genannten Ringraum angeordnete Kühlschlangen g von diesem Wasser durchströmt werden, so daß auch in dieser Weise die Rückkühlung beschleunigt wird. Mit Y sind Fangschalen für das aus dem Triebwasserführu,ngsrohr austretende Spaltwasser bezeichnet. Die Außenwandungen dieser Schalen bilden ebenfalls von der angesaugten Luft umspülte Rückkühlflächen.a and b denote the headrace pipe, inside which a water turbine c is arranged. The impeller outer rim d of this turbine is the carrier of the rotating poles e together with the winding j of an electrical power generator. J is the stand of this machine, and h are its winding heads, which protrude on both sides into the space enclosed by a housing i. The one for the cooling of the electrical Ma-. Machine required air flow is generated by fans k, which are arranged in a known manner on both sides of the rotor ring. Ring cylinders l and in, in conjunction with baffles a, give the cooling air flow sucked in by fans k such a guide that, as indicated by arrows, it flows along the headwater guide pipe a or b before it enters the housing i of the electrical machine. After washing around the rotor and stator windings, the heated cooling air flows through an opening o of the housing i back into the open air or into the machine room of the underwater power plant o the sucked in cooling air ribs p arranged, which are distributed over the circumference of the guide tube b. These ribs p can also be traversed by the driving water causing the recooling. Likewise, cooling coils g arranged in said annular space can be flowed through by this water, so that the re-cooling is accelerated in this way as well. Y is used to designate catch trays for the crevice water exiting the headrace pipe. The outer walls of these shells also form recooling surfaces around which the sucked in air flows.

Claims

PATENT CLAIMS: t. In an underwater power plant built-in electric machine with rotating poles carried by the turbine or pump impeller ring and with fan blades for the generation of cooling air flows in the machine, characterized in that the fans (k) suck the air through ring cylinders (in, L) , which for serve to guide the cooling air flows, enclose the water guide tube (a, b) and form an annular channel in which the air drawn in is cooled by the water flowing in the water guide tube. a. Cooling air duct according to claim t, characterized in that with the arrangement of crevice water collecting spaces (r) or the like at the connection points between the impeller rim (d) and the drive water duct (a, b) the cooling air flows along the outer walls of the collecting spaces (r) be guided.