DE836060C

DE836060C - Laeufer fuer elektrische Maschinen mit fluessigkeitsgekuehlten Hohlleitern

Info

Publication number: DE836060C
Application number: DES17463A
Authority: DE
Inventors: Fritz Schupp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-07-08
Filing date: 1950-07-08
Publication date: 1952-04-07

Description

Läufer für elektrische Maschinen mit flüssigkeitsgekühlten Hohlleitern Atts dein Bestreben, die Kühlung elektrischer Maschinen zu @,erbessern, ist der Vorschlag gemacht worden, die Kühlung in die Leiter selbst zu -erlegen und diese hierfür als Hohlleiter auszubilden, durch deren Inneres Kühlflüssigkeit hindurchgeschickt wird. Bisher scheinen die in dieser lZichtung liegenden Vorschläge jedoch keine wesentlichen Erfolge gehabt zu haben. Es ist jedenfalls nicht bekanntgeworden, daß man von dieser Möglichkeit in größerem Umfange Gebrauch gemacht hätte. Die Ursache hierfür dürfte einerseits in elektrischen Schwierigkeiten, andererseits in der baulichen Unzulänglichkeit der bekanntgewordenen Vorschläge zu erblicken sein.
Die Erfindung, die sich ebenfalls mit der unmittelbaren Leiterkühlung beschäftigt, verspricht wesentlich günstigere Ergebnisse. Sie baut sich auf dem Grundgedanken auf, die Enden der Hohlleiter an das gleiche Maschinenende zu führen und die Kühlflüssigkeit jeweils am einen Leiterende zuzuführen und aus dem anderen Leiterende zu entnehmen. Damit ist vor allem der große Vorteil gewonnen, daß man bei entsprechender baulicher Vorkehrung keine Abdichtung gegen den Förderdruck der Kühlmittelpumpe benötigt, sondern nur gegen den Ansaugedruck abzudichten hat, oder wenn man doch ausnahmsweise gegen den hohen Förderdruck abdichten müßte, die Dichtung dann so zu legen, daß eine Benetzung der elektrischen aktiven Teile der Maschine vermieden werden kann. Bei der großen Zahl der Möglichkeiten für die bauliche Durchbildung der Erfindung wird man eine allgemein gültige Regel hierfür nicht geben können. Es sollen daher nur einige Maßnahmen besprochen werden, die sich als besonders zweckmäßig erweisen werden.
Der freie Querschnitt eines Hohlleiters ist verhältnismäßig klein. Damit entsteht die Aufgabe, die Leiteranschlüsse an das Kühlsystem derart auszubilden, daß herstellungsmäßig und bei der Montage der geringste Arbeitsaufwand erforderlich ist. Man kann das erreichen, wenn man die Hohlleiterenden in am gleichen Maschinenende liegende Räume münden läßt, welche die Maschinenachse ganz oder teilweise umgeben und mit der Druck-bzw. Saugseite der Förderpumpe für das Kühlmittel in Verbindung stehen.
Zur Verbindung der Pumpe mit diesen Räumen \vird man sich zweckmäßig eines an sich bekannten \ orschlages bedienen, innerhalb der Welle zwei Kanäle dadurch zu schaffen, daß in eine Wel lenlx>lirung ein rohrförmiger Körper eingesetzt ist, d@ r gegenüber der Wellenbohrung einen so großen 1Zingkanal bildet, wie er für die Fördermenge erfor-(lcrlicli ist.
\\'elche Art von Kühlmittelptimpe man verwenden will, ist für die Erfindung zunächst ohne Becleutung. Es -zeigt sich aber, daß besondere Vorteile ge@vontien -,werden, wenn man für diesen Zweck eine sogenannte Hohlläuferpumpe verwendet, d. h. eine Pumpe, deren Laufschaufeln in ein umlaufendes Gehäuse eingebaut sind, während die Leitschaufeln im Innern des Hohlläufers stillstehen. Eine derartige Anordnung zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. i. Die Befestigung der Hohlleiter auf dem Läuferkörper .ist in Fig. 2 in einem Längsschnitt und in Fig.3 in einem Querschnitt dargestellt.
Es bezeichnet o den Läuferkörper, z und 2 die lx#iden Enden eines Hohlleiters der Erregerwicklung.Wie der Leiter im einzelnen auf dem Läufer geführt ist, ist für die Erfindung unerheblich. \\'escntlicli ist jedoch; daß die beiden Enden i 1111d 2 des Hohlleiters an das gleiche Maschinenende geführt sind, das dem Lager 28 benachbart ist. Zur Förderung des Kühlmittels dient eine Außenläuferpumpe mit dem umlaufenden Gehäuse 2o, das die Laufschaufeln 5 enthält. 31 sind die zugehörigen stillstehenden Leitschaufeln. Das die \laschine verlassende erwärmte Kühlmittel wird ülrcr den Kühler 8 geleitet und von der Pumpe über den Stutzen 9 angesaugt.
Das Ende r des Hohlleiters mündet in einen Druckraum 3, der als Ringraum die Welle umgibt, \vährend das Ende 2 in Verbindung mit dem ringfürniigen Saugraum 6 steht. Die Ringräume 3 und 6 werden durch axial aneinandergereihte ringfiirniigeKörper 21 und 22 gebildet, die durch eine Verschraubung 23 gegen den Ring 2o gepreßt wer-(len. Dieser stützt sich seinerseits gegen einen Bund ain Läuferkörper o ab.
Die Enden der Hohlleiter ruhen in Isolierhülsen 24 und 26, die ihrerseits durch Hülsen 25 und 27 gehalten werden. Die Enden der Leiter sind also fest eingespannt, aber gegen das umgel#ende Eisen entsprechend ihrer Spannung isoliert.
Der Druckrauen 3 ist über einen Ringkanal 4 mit (lci- 1)rtickseite der Förderpumpe verbunden, währ@nd dr innere Kanal 7 die Verbindung mit dem 1Zauin (> herstellt. Als Verbindung dient in dem einen falle ein Radialkanal 16, im anderen Falle ein kadialkanal 15. Die beiden Kanäle4 und 7 sind dadurch hergestellt, daß in eine Bohrung der Welle die Verlängerung eines rohrförmigen Körpers 18 hineinragt. Dieser ist im Gehäuse io fest gelagert und wird in axialer Richtung durch eine Verschraubung i9 gehalten. Das Gehäuse io nimmt gleichzeitig die Hohlwelle 14 der Außenläuferrpumpe auf, die bei 13 abgedichtet ist. Das bei 9 zuströmende Kühlmittel gelangt in den Raum i i und verteilt sich über eine Reihe von Bohrungen 32 auf die,'Eintrittsseite 12 der Kühlmittelpumpe, die mit ihrem linken Ende mit dem Fortsatz 3o des Läufers 2 verbunden ist. Zur Abdichtung des, Rohrkörpers 18 gegenüber dem Läufer o ist eine Dichtung 17 vorgesehen, deren Anpreßdruck über die Verschraubung i9 hergestellt wird.
Das Kühlmittel tritt also durch den Stutzen 9 in den Raum i i ein, gelangt über die Bohrtangen 32 und die Pumpe 29 in den Ringraum 4 und, aus diesem über den Radialkanal 16 in den Ringraum 3. Hier wird es auf die einzelnen Leiterenden i aufgeteilt und durchströmt jetzt unter Wärmeaufnahme die Hohlleiter. Am anderen, nicht dargestellten Läuferende tritt eine Richtungsumkehr der Strömung ein, so daß das Kühlmittel das Läuferende 2 mit entgegengesetzter Strömungsrichtung zum Läuferende i verläßt. Es gelangt über den Radialkanal 6 in das Innere 7 des Rohres 18, wird dem Kühler 8 zugeleitet und beginnt dann seinen Kreislauf von neuem.
Das Ausführungsbeispiel läßt neben der Einfachheit des Kühlweges besonders die günstige Art der Abdichtung erkennen. Wenn nämlich durch die Dichtung 17 Kohlmittel hindurchlecken sollte, so tritt kein Kühlmittelverlust ein, noch werden aktive Teile der Maschine benetzt. Das etwa durch-,tretende Kühlmittel gelangt vi_elmelir._ül__den innrcat-7-d-rrd-äher dem Pumpemkrereishüf üriniittetbar wieder zugeführt.
Erwähnt sei noch, daß die dargestellte Anordnung neben einer intensiven Leiterkühlung gleichzeitig auch noch eine wirksame Kühlung dies Lagers 28 ermöglicht, da durch den Wellenzapfen die Kühlbohrungen 4 und 7 hindurchgehen.
Fig. 2 und 3 zeigen die Befestigung der' Hohlleiter.
Wie Fig. i erkennen läßt, sind die Leiterenden axial in die Scheibe 20 eingeführt. Die Hohlleiter müssen gegeneinander getrennt sein, und es muß ihre Fliehkraft aufgenommen werden. Hierfür ist folgender Weg gewählt: Die Leiter 40 werden in gleichem Abstand auf den Läuferumfang verteilt. Über die Leiter hinweggeschoben wird ein Zylinder 41 mit einer Reihe von Stegen 42, 43. Diese Stege sind jeweils bei 44 ausgespart, so daß durch die einzelnen Öffnungen die Windungen 4o hindurchgeführt werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Läufer für elektrische Maschinen mit flüssigkeitsgekühlten Hohlleitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (i, 2) der Hohlleiter an das gleiche Maschinenende geführt sind und die Kühlflüssigkeit jeweils am einen Leiterende (i) zugeführt und am anderen Leiterende (2) abgeführt wird.
2. Läufer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterenden (1, 2) in die Maschinenachse ganz oder teilweise umgebende Ringräume (3, 6) am gleichen Maschinenende münden, die mit der Druck- und Saugseite der Förderpumpe (29) für die Kühlflüssigkeit in Verbindung stehen.
3. Lätttfer nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zu- und Abführung des Kühlmittels zwei Ringkanäle (4, 7) in der Welle dienen, die durch ein in eine Wellenbohrung (4) mit entsprechendem Abstand eingesetztes-Rohr (18) gebildet sind.
4. Läufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit durch das eingesetzte Rohr (18) abgeführt und durch den dieses Rohr umgebenden Ringkanal (4) zugeführt wird.
5. Läufer nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Rohrkörper (18) stillsteht und gegenüber dem Läufer (o) der Maschine in dessen Innerm (17) abgedichtet ist.
6. Läufer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Rohrkörper (18) in seiner axialen Lage gegenüber dem Läufer (o) der Maschine einstellbar ist.
7. Läufer nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe für die Kühlflüssigkeit als Hohlläuferpumpe (29) auf der Maschinenwelle angeordnet ist in der Weise, daß der feste Leitapparat (5) von dem rohrförmigen Körper (18) getragen wird, der in das Wellenende (3o) der elektrischen Maschine eingesetzt ist. B.
Läufer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des eingesetzten Rohrkörpers (18) und der die Laufschaufeln (31) enthaltende Mantel (29) der Hohlläuferpumpe in einem Gehäuse (io) gelagert sind, das die Dichtung (13) für den Pumpenläufer und für den eingesetzten Rohrkörper enthält. .
9. Läufer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das die Leiterenden (1, 2) enthaltende Ende des Läuferkörpers .(o) der elektrischen Maschine aus einzelnen gegeneinander verspannten scheibenförmigen Körpern (20, 21, 22) zusammengesetzt ist. i o. Läufer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterenden (1, 2) in Isolierringe oder Hülsen (24, 26) eingesetzt sind, die durch Verschraubungen (25, 27) verspannt sind. i i. Läufer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlten Hohlleiter nach außen durch mit Stegen (42, 43) versehene Zylinder (41) abgestützt sind.