EP4511950A1 - Intelligente module eines plattenaufsatzkühlers einer dynamoelektrischen maschine - Google Patents

Intelligente module eines plattenaufsatzkühlers einer dynamoelektrischen maschine

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Publication number
EP4511950A1
EP4511950A1 EP23734164.9A EP23734164A EP4511950A1 EP 4511950 A1 EP4511950 A1 EP 4511950A1 EP 23734164 A EP23734164 A EP 23734164A EP 4511950 A1 EP4511950 A1 EP 4511950A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dynamoelectric machine
cooler
modules
secondary circuit
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23734164.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus HÖSLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innomotics GmbH
Original Assignee
Innomotics GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Innomotics GmbH filed Critical Innomotics GmbH
Publication of EP4511950A1 publication Critical patent/EP4511950A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02K9/10—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
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    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/08—Fluid driving means, e.g. pumps, fans
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components

Definitions

  • the invention relates to intelligent modules of an attachment cooler of a closed dynamoelectric machine, such an attachment cooler, such a dynamoelectric machine, as well as the use of such a dynamoelectric machine.
  • Dynamoelectric machines cause losses during operation, such as: a. Iron and copper losses, which lead to heat development in the machine. This heat must be removed from the machine in order to ensure proper operation of the dynamoelectric machine.
  • cooling media such as gas, especially air, or liquids, especially water.
  • closed - especially larger - dynamoelectric machines there is an internal closed cooling circuit (primary circuit), in which air or another medium in particular is circulated inside the dynamoelectric machine. Re-cooling of this medium in this primary circuit takes place in a heat exchanger (secondary circuit), which is arranged, for example, on the dynamoelectric machine.
  • primary circuit closed cooling circuit
  • secondary circuit heat exchanger
  • the disadvantage here is the comparatively large construction volume required to provide appropriate cooling performance and the cost-intensive production.
  • An er- The required cleaning of the respective tubes of the tube bundle air-air heat exchanger to maintain the cooling performance is also extremely time-consuming.
  • symmetrical, especially axially uniform cooling of the dynamoelectric machine is almost impossible.
  • plate-air heat exchangers are used for dynamoelectric machines, as are known, for example, from WO 01/05017 Al and WO 2016/046407 Al.
  • the disadvantages include: a. the comparatively complex structure and complicated air routing.
  • the invention is based on the object of providing an optimized cooling system for a dynamoelectric machine, which u. a. It can be flexibly adapted to the needs of the dynamoelectric machine and has a simple structure.
  • a module of a top-mounted cooler in particular a plate heat exchanger of a dynamoelectric machine, which module has areas that are separated from each other in terms of flow, which allow the formation of a primary circuit and a secondary circuit, which module has at least one section which has an additional fan and/or a sensor and/or analysis options and/or contacting options and/or communication means for a higher-level control, which module has locking mechanisms corresponding to a receiving opening of the top cooler, which module, when inserted, into a receiving opening of the top cooler of the dynamoelectric machine at least part of a primary circuit and enables at least part of a secondary circuit of the top cooler with the dynamoelectric machine.
  • an attachment cooler according to the invention of a dynamoelectric machine which has a stator with a winding system and a rotor rotatably mounted about an axis, which attachment cooler can be formed with modules according to the invention to form a heat exchanger, in particular a plate heat exchanger,
  • top cooler has means for forming a primary circuit and a secondary circuit that is fluidically separated from it with a dynamoelectric machine
  • the top cooler has primary openings to the dynamoelectric machine, which serve to form a primary circuit, and secondary openings, which serve to form a secondary circuit,
  • top cooler has openings to accommodate the modules
  • top cooler forms a frame/housing which provides an electrical contacting device for the modules and/or data connection between the modules and/or connections to a higher-level control system in the receiving opening
  • a dynamoelectric machine with an attachment cooler with a housing of the dynamoelectric machine having openings which correspond to corresponding primary openings of an attachment cooler in such a way that a primary circuit is established during operation of the dynamoelectric machine, which is activated by means of a Cooling air flow of a secondary circuit can be recooled via modules of the top cooler.
  • the solution to the problem is also achieved by industrial machines, such as compressors, fans, pumps or compressors with a dynamoelectric according to the invention Machine, whereby the cooling capacity can be adjusted depending on the use and installation location via volume flows and the number and/or type of modules.
  • industrial machines such as compressors, fans, pumps or compressors with a dynamoelectric according to the invention Machine, whereby the cooling capacity can be adjusted depending on the use and installation location via volume flows and the number and/or type of modules.
  • the modules have a section for an additional fan and/or sensors for measuring the temperature of the respective cooling air flows, and/or analysis options, etc. a. for residues in the cooling air (products of partial discharges in the insulation) and/or detection of noise emissions and their elimination (e.g. initiation of active vibration damping), and/or detection of unscheduled air pressure differences, especially in the area of Primary circuit, which may be indicates unusual contamination or blockage of the circuits.
  • the cooling circuits of the primary circuit and secondary circuit of the entire top-mounted cooler and/or the individual modules are monitored via AI (artificial intelligence) and controlled via a central control and/or a control directly on the module.
  • AI artificial intelligence
  • the cooling capacity can thus be adapted directly to the load on the dynamoelectric machine and/or the ambient temperature via the volume flow of the primary circuit and/or secondary circuit.
  • the chemical resistance of the individual modules of the top-mounted cooler can be adapted to the location/purpose of use/environment of the plate heat exchanger or the dynamoelectric machine can be adapted. This is particularly advantageous for the use of the modules and thus the dynamoelectric machine in the environment of aggressive gases, especially at an explosion-proof location of the dynamoelectric machine.
  • the modular design of the top-mounted cooler which is designed as a plate heat exchanger, makes it easy to replace the individual modules for overhaul, cleaning, etc. possible .
  • the Operation of the dynamoelectric machine does not have to be interrupted when servicing individual modules, as cooling takes place via the remaining modules. can even be compensated for by their increased coolant throughput.
  • a top-mounted cooler which forms a primary circuit and a secondary circuit with a dynamoelectric machine, the top-mounted cooler only having a framework/base structure with receiving openings for fans, air ducts and receiving openings for the modules, the modules being "intelligent" as required.
  • these include sensors, dedicated fans on the modules, specially designed and chemically resistant panels, dedicated control electronics, analysis options for air flows, etc.
  • the framework or The frame or housing of the add-on cooler only serves as a mechanical base structure that holds the wiring for the electrical power supply and/or data lines from and to the modules and/or a fan or Pump of a secondary circuit takes over.
  • Primary openings in the housing of the top-mounted cooler are openings which, together with corresponding openings in the housing of the dynamoelectric machine, such as inflow and outflow channels, form a primary circuit.
  • Secondary openings in the housing of the top cooler are therefore openings that form a secondary circuit.
  • the receiving openings of the add-on cooler are locked when the modules are removed, i.e. H .
  • Mechanical closure mechanisms prevent a flow-related short circuit between the primary circuit and secondary circuit as well as between the circuits themselves. When the modules are inserted into the openings, the circuits can form properly again.
  • These locking mechanisms have mechanically corresponding parts between the respective modules and their receiving openings. These show u. a. a mechanical lock to prevent unauthorized removal of a module. Furthermore, an opening or Closing of the flow channels of the primary circuit and secondary circuit is ensured. These mechanically corresponding parts also ensure electrical contact between the respective module and the electrical supply provided in the top cooler.
  • the primary circuit is the air flow or Air flow distribution refers to the components of the machine, such as winding head space, winding head, laminated core, windings, housing, bearings. flows around and is designed as a closed circuit that has no flow-related contact with the outside.
  • the air flow of the primary circuit is generated in a pushing or suction manner by one or more internal fans and/or external fans of the dynamoelectric machine and/or by switchable additional fans of the respective modules.
  • the secondary circuit is the air flow in the top-mounted cooler, which is thermally coupled to the air flow of the primary circuit and can therefore re-cool it, whereby the air flow or Air flow distribution of the secondary circuit is generated in a pushing or sucking manner by internal and/or external fans and/or by switchable additional fans of the respective modules.
  • the secondary circuit is preferably designed to be open, i.e. H . It is operated with ambient air, which is sucked in from the environment and heated and released back into the environment. This means that a dynamoelectric machine equipped with such an attachment cooler can be set up in almost any location. There may be in front of the secondary circuit Provide filter mats or air filters for heavily polluted air.
  • Each air flow of both the primary circuit and the secondary circuit can be divided into parallel flow paths at least in sections within its flow path, in particular during the heat exchange between the primary circuit and the secondary circuit. This is advantageously done by guide devices in the dynamoelectric machine and/or in the top cooler in order to optimize the cooling effect of the flow of the primary circuit and/or secondary circuit.
  • the secondary circuit can also be designed as a liquid cooling circuit - for example with water.
  • the modules are then heat exchangers that release air from the primary circuit to the liquid in the secondary circuit.
  • the control then regulates the respective coolant flow from the primary circuit and/or secondary circuit.
  • a higher-level control of the top-mounted cooler which does not necessarily have to be arranged on the base frame of the top-mounted cooler (e.g. this control can be arranged in a remote control room).
  • a separate control is also provided on the module itself, which is subordinate to the higher-level control of the top-mounted cooler.
  • the controls on the module not only support the cooling of the primary and/or secondary circuit, but also monitor these air flows for ingredients such as: B. are conveyed through the modules with the primary circuit and allow conclusions to be drawn about the condition of the machine. Point out the machine's need for maintenance. This can u. a.
  • modules have intelligence and additional fans that allow optimized cooling (flow behavior, noise emissions) and detection of pollutants in the cooling streams and other actions derived from this, which are ultimately stored in the controls in algorithms (AI, digital twin). and corresponding reasons can arise for the further operation of the dynamoelectric machine.
  • the top cooler forms a base structure, which u. a. the cabling, contacting of the modules and if necessary. has a control superimposed on the respective cooling circuits, which controls the cooling of this dynamoelectric machine or possibly. other drives assigned to the same process.
  • This can be a rolling mill, a paper mill or a conveyor system.
  • the acquisition and evaluation of measured values, the control of the cooling capacity and/or the AI is thus relocated from the dynamoelectric machine to the modules of the top-mounted cooler and/or a higher-level control system.
  • a comparatively more efficient cooling system for dynamoelectric machines is now provided by a top-mounted cooler with the modules according to the invention, which, due to its modular structure, is also suitable for a primary circuit of one- and two-sided ventilation systems of dynamoelectric machines.
  • the modular design of the plate heat exchanger in the top-mounted cooler also makes it easy to replace the individual modules for overhaul, cleaning, etc. possible .
  • the operation of the dynamoelectric machine does not have to be interrupted when individual modules are being serviced, as the cooling takes place via the remaining modules, which then operate independently Adapt to the respective cooling requirements by switching on the additional fan of the remaining modules or a higher-level external fan in the primary circuit and/or secondary circuit.
  • a limitation of the cooling performance can only be expected if the cooling performance can no longer be taken over by the remaining modules in the add-on cooler.
  • inexpensive standardized modules can also be used as plate heat exchangers in these receiving openings. However, they then do not form a controllable part of the cooling system.
  • modules that work according to either the cross-flow or counter-current principle can be inserted into the same housing of the top-mounted cooler. This leads to an adaptation to the intended use and/or required cooling capacity of the add-on cooler.
  • the chemical resistance of the top-mounted cooler can be improved by using coated plates in each of the modules of the plate heat exchanger.
  • the required coating can be tailored to the requirements of chemical resistance or the purpose of the attachment cooler arranged on the machine can be adapted.
  • FIG 4 longitudinal section of a dynamoelectric machine with cooler attachment
  • axial refers to the axis 7 used in the respective figure or in the example described in each case.
  • the directions refer to axial, radial , always tangentially to an axis 7 of the rotor 18 and thus to the corresponding axis of symmetry of the stator 17.
  • axial describes a direction parallel to the axis 7
  • radial describes a direction orthogonal to the axis 7, towards or from it away
  • tangential is a direction that is directed circularly around the axis 7 at a constant radial distance from the axis 7 and at a constant axial position.
  • the expression “in the circumferential direction” is equivalent to “tangential”.
  • coaxial components for example coaxial components such as rotor 18 and stator 17, is understood here to mean components that have the same normal vectors, for which the planes defined by the coaxial components are parallel to one another.
  • the expression should include, that the center points of coaxial components lie on the same axis of rotation or symmetry. However, these center points can be at different axial positions on this axis and the planes mentioned can therefore be at a distance of >0 from one another.
  • the expression does not necessarily require that coaxial Components have the same radius.
  • complementary in connection with two components which are “complementary” to each other means that their external shapes are designed in such a way that one component can preferably be arranged completely on the component that is complementary to it, so that the inner surface one component and the outer surface of the other component ideally without gaps or touch fully. Consequently, in the case of two mutually complementary objects, the external shape of one object is determined by the external shape of the other object.
  • FIG. 1 shows a module 1 of a plate heat exchanger which has a hexagonal cross section, the module 1 being hexagonal. Plates 16 of the module 1 are arranged in such a way that the air flows of a primary circuit 2 and a secondary circuit 3 in the module 1 can exchange heat via the plates.
  • FIG. 2 shows a module 1 of a plate heat exchanger which has a square cross section, with the module 1 being designed to be cube-shaped or cuboid.
  • the plates 16 of the module 1 are arranged in such a way that the air flows of the primary circuit 2 and secondary circuit 3 in the module 1 can exchange heat via the plates.
  • the modules 1 are composed of plates 16 in such a way that the air flow of the primary circuit 2 - i.e. the warmed up air - and then the air of the secondary circuit 3 - i.e. the heat-dissipating air - are in successive spaces between adjacent plates 16 flows.
  • the plate pack of the respective modules 1 is sealed to the outside and between the air flows by means of sealing elements. Gluing or soldering the plate package for sealing is also conceivable.
  • the modules 1 are packaged using clamping screws or welded connections.
  • the plates 16 are preferably designed with a profile so that turbulence forms in the respective flow. Furthermore, the cooling performance of the individual modules 1 and an attachment cooler 4 equipped with them can be influenced by a direct current or countercurrent principle of the primary circuit 2 and secondary circuit 3.
  • the air flows of the primary circuit 2 and secondary circuit 3 are optimized in their respective flow path by corresponding and various guide devices 12 in an attachment cooler 4.
  • the modules 1 contain options for an additional fan 23, sensors 39 for the temperature of the respective cooling air flows, and analysis options, etc. a. for residues in the cooling air (products of partial discharges in the insulation) and noise emissions and their elimination, detection of unscheduled air pressure differences that indicate contamination, especially in the area of the primary circuit 2.
  • the volume throughput of the cooling media and thus the entire cooling performance are controlled via an AI (artificial intelligence) using a higher-level control 42 (see FIG. 3) and adapted to the respective environmental conditions.
  • AI artificial intelligence
  • the chemical resistance of the individual modules 1 of the top-mounted cooler 4 can be increased by using coated plates 16 in each of the modules 1 depending on the place of use/purpose/environment of the plate heat exchanger or the dynamoelectric machine 5 can be adapted.
  • Suitable materials for the plates 16 of the modules 1 are plastics, aluminum, steel, copper or stainless steel. As well It is conceivable to provide the plates 16 of the modules 1 with an epoxy coating or other paint.
  • these plates 16 can be flat or corrugated.
  • the basically indicated arrangement of the plates 16 of the modules 1 is only intended to show the basic representation of plate coolers of the modules 1, but not necessarily a determined flow direction of the primary circuit 2 and/or secondary circuit 3.
  • the section 40 of the modules 1 each has an additional fan 23 and/or further sensors 39 for the temperature of the respective cooling air flows and/or analysis options, etc. a. for residues in the cooling air (products of partial discharges in the insulation) and/or analysis options for noise emissions and/or means for recording unscheduled air pressure differences that can indicate contamination, especially in the area of the primary circuit 2.
  • the module 1 is therefore designed intelligently and can, above all, control the cooling performance and/or the operating behavior of the dynamoelectric machine 5 via the higher-level control unit 42. If there is insufficient cooling capacity, for example, the volume throughput of primary circuit 2 and/or secondary circuit 3 can be increased, or the dynamoelectric machine 5 can be operated in a thermally less demanding operation. If residues are found in the primary circuit, which indicate deteriorating insulation, the machine 5 can be shut down and a damage report can be sent.
  • the modules 1 which are designed as hexagonal or - as in this case - cube-shaped plate coolers, are preferred for representational reasons taken from complementary receiving openings 22.
  • Each of the modules 1 can be removed individually for the purpose of cleaning the plates 16 or for replacement, without creating a fluidic bypass through the unoccupied receiving opening 22, which impairs the cooling performance of the remaining modules 1. This is ensured by corresponding partitions 43, flaps 45 and cover floors 44 of the receiving openings 22, which will be discussed later.
  • Insertion openings or Receiving openings 22 are closed at least in terms of flow without being fitted with a module 1 to the respective circuits (primary circuit 2, secondary circuit 3) and the receiving openings 22 are opened to the primary circuit 2 and secondary circuit 3 when modules 1 are fitted and when the modules are removed 1 closed.
  • the 4 shows a longitudinal section of a dynamoelectric machine 5 with an attachment cooler 4.
  • the dynamoelectric machine 5 is housed in a housing 26 which accommodates the bearings 13 .
  • the housing 26 of the dynamoelectric machine 5 is designed to be closed and only has predetermined openings - inflow channels 10 and outflow channels 11 - to the top cooler 4, which allow a primary circuit 2 within the closed dynamoelectric machine 5.
  • openings which are designed to correspond in terms of flow to the inflow channels 10 and outflow channels 11 in the housing 26 of the dynamoelectric machine 5, so that a closed primary circuit 2 is established.
  • further guide devices 12 are also arranged in the housing 15. net to form primary circuit 2 and secondary circuit 3.
  • FIG. 4 also shows an attachment cooler 4 of the dynamoelectric machine 5 with a basically shown one-sided ventilation of the primary circuit 2 - which is also referred to as Z-ventilation.
  • the recooled air of the primary circuit 2 enters the winding head space 14 on one side (here on the right) - flows through the machine 1 in a variety of ways and flows out of the housing 26 via the winding head space on the other side (here on the left).
  • the heated air of the primary circuit 2 is first directed upwards in the top-mounted cooler 4, from where it is then re-cooled via the modules 1 on its "path" downwards.
  • a stator 17 is positioned in the housing 26 in a rotationally fixed manner.
  • the stator 17 has a winding system in grooves (not shown) in its laminated core which, when energized, causes the rotor 18 to rotate about its axis 7 due to electromagnetic interactions via an air gap 25 of the dynamoelectric machine 5 with the rotor 18.
  • the rotor 18 can have a squirrel cage, so that the dynamoelectric machine 5 is designed as an asynchronous machine.
  • the rotor 18 can also have permanent magnets, so that the dynamoelectric machine 5 is designed as a synchronous machine (with a full-pole or leg rotor).
  • the top cooler 4 is suitable for every conceivable type of dynamoelectric machine 5. It is only necessary that the inflow channels 10 and outflow channels 11 in the housing 26 of the dynamoelectric machines 5 are arranged in a flow-related manner with corresponding openings or recesses (primary openings) in the housing 15 of the top cooler 4.
  • the axially layered laminated core of stator 17 and rotor 18 is provided with radial channels 21 at predetermined intervals in order to ensure cooling and the like. a. of the respective laminated core and the winding system located in the slots.
  • an internal fan 24 is provided, which promotes the air in the primary circuit 2.
  • one-sided ventilation also known as Z-ventilation.
  • the ventilation of the dynamoelectric machines 5 is referred to as one-sided ventilation, in which an air flow (primary circuit 2) is fed into a winding head space 14 on one side of the dynamoelectric machines 5 and then via various parallel and/or serial flow channels - winding head 19, back of the laminated core of the stator 17, radial cooling channels 21, air gap 25, etc. - reaches the other winding head space 14. From there, the heated air of the primary circuit 2 reaches the top cooler 4 via one or more fans - self-ventilated or external - for recooling.
  • an air flow primary circuit 2
  • various parallel and/or serial flow channels - winding head 19 back of the laminated core of the stator 17, radial cooling channels 21, air gap 25, etc. - reaches the other winding head space 14.
  • the heated air of the primary circuit 2 reaches the top cooler 4 via one or more fans - self-ventilated or external - for recooling.
  • the air of the primary circuit 2 is thus guided via a winding head space 14 into the housing 26 of the dynamoelectric machine 5 and there via the winding head 19 and the laminated cores and/or the air gap 25 into the other winding head space 14. From there, the now heated cooling air flow is recooled via the top cooler 4, in particular the modules 1 arranged there, by means of the secondary circuit 3.
  • the primary circuits 2 and/or secondary circuits 3 are only partially shown; for example, in FIG. 3 only one part of the primary circuit 2 is shown above the axis 7.
  • the primary circuit 2 or part of it also runs in the lower section as well as in other areas. chen of the interior of the dynamoelectric machine 5 such as. B. in the air gap 25.
  • the housing 15 of the top cooler 4 has u. a. Sound insulation elements in order to reduce sound emissions in the vicinity of the dynamoelectric machines 5.
  • a fan 8 generates a cooling air flow from the secondary circuit 3, which re-cools the heated cooling air flow from the primary circuit 2 via the plate heat exchangers of the modules 1.
  • the fan 8 is a self-ventilating fan that is connected to the shaft 6 in a rotationally fixed manner.
  • external fans 31 on and/or on the top cooler 4 are possible in order to support the cooling air flow of the secondary circuit 3
  • the modules 1 are, as can also be seen in FIG. 5, preferably arranged along a central channel 20, which extends at least in sections axially parallel. In this embodiment, the modules 1 are arranged on both sides along the central channel 20.
  • FIG. 6 shows an attachment cooler 4 of a dynamoelectric machine 5 with a two-sided ventilation of the primary circuit 2 - also referred to as X-ventilation - shown in principle.
  • the cover plate 35 is removed, which u. a.
  • In addition to an adjustment of guide devices 12 in the top cooler 4 is necessary for one-sided ventilation.
  • the ventilation of the dynamoelectric machines 5 is referred to as two-sided ventilation, in which an air flow (primary circuit 2) is fed into the winding head space 14 on both sides of the dynamoelectric machines 5 and then via various parallel and/or serial flow channels - winding head 19, back of the laminated core of the stator 17, radial cooling channels 21, air gap 25, etc. - essentially chen in the middle of the back of the stator lamination stack into the top cooler 4.
  • the heated air of the primary circuit 2 is conveyed by one or more fans - self-ventilated or external fans - into the top-mounted cooler 4 for re-cooling.
  • Corresponding diaphragm elements 29 improve the flow profile of the primary circuit 2.
  • FIG. 7 shows a basic course of the air flow of the secondary circuit 3 in a top view of the top cooler 4.
  • a self-ventilator 8 and/or an external fan 31 presses an air flow axially via a supply air duct 37 into the central duct 20, which re-cools air from the primary circuit 2 via plate heat exchangers of the modules 1 and exits it heated from the housing 15 of the top-mounted cooler 4 via the exhaust air ducts 38 .
  • FIG. 8 shows a further possibility of using the top cooler 4 according to the invention with two-sided ventilation of the dynamoelectric machine 5.
  • a receiving opening 22 is not occupied.
  • the guide devices 12, flaps 45 and cover bases 44 of the top cooler 4 are positioned in such a way that no short circuits in terms of flow occur.
  • Primary circuit 2 and/or secondary circuit 3 in this receiving opening 22 remains closed when “not occupied”.
  • FIG. 10 shows a basic representation of how the modules 1 are pushed into the receiving opening 22.
  • a flap 45 is folded upwards in order to open the secondary circuit.
  • the module 1 moves the cover floors 44 towards the center channel 20 on the top and bottom of the receiving opening 22, thus opening the primary circuit.
  • the electrical contact is also made on the modules 1, e.g. B. to supply the additional fan 23 and/or the control and analysis unit.
  • one side of an asymmetrically extending central channel 20 of the top-mounted cooler 4 preferably has the intelligent modules 1, while the other side has standardized modules with a smaller installation depth.
  • an external fan 31 in particular an axial fan, is fluidically connected to the secondary circuit 3 via a hood (not shown). It is positioned, for example, on the top cooler 4.
  • an additional external fan 31 can be positioned in the central channel 20, which additionally drives the air flow of the secondary circuit 3 and contributes to maintaining or accelerating the air flow in the secondary circuit 3.
  • the individual modules 1 are preferably flowed through in parallel by the secondary air flow 3.
  • Each module 1 provides an almost similar cooling capacity, since the secondary air flow 3 has an almost identical temperature before entering the respective module 1.
  • the cooling performance can be increased using an external external fan - see above - or the additional fan 23 of module 1 itself.
  • top cooler 4 it is also possible to set up the top cooler 4 in a different room than the dynamoelectric machine 5.
  • the primary cooling air flow 2 must then be routed via appropriate supply lines.
  • Guide elements can guide this exhaust air diagonally downwards or initially in an axially parallel direction and then optionally diagonally upwards. Axis-parallel alignments of the guide elements are also conceivable, which direct the heated exhaust air from the secondary circuit 3 in one and/or the other direction.
  • the heated exhaust air from the secondary circuit 3 can also be directed upwards and/or downwards.
  • the interior of the housing 15 and/or the air outlet surface of the secondary circuit 3 are aligned and/or at least partially provided with sound insulation elements without impairing the cooling performance of the top cooler 4.
  • the dynamoelectric machine 5 can be set up vertically, horizontally or inclined at a predeterminable angle (IM1001).
  • the top cooler 4 does not necessarily have to be arranged on the machine 5. It can also be arranged on the side of the machine or even below the machine or in a separate adjoining room.
  • the shaft fans 24 of the primary circuit 2 arranged within the housing 26 can, regardless of the type of cooling (Z or see machine 5 be arranged. (So the DE side (drive end) or NDE side (non-drive end)).
  • At least one external fan 31 can be provided in addition or alone, which pushes the required amount of air or sucks it through the secondary circuit 3.
  • This top cooler 4 according to the invention is also suitable for explosion-proof systems.
  • the dynamoelectric machine 5 is then designed as a closed machine. This may be the case. Pay increased attention to sealing the gap, especially between the modules 1, in order to prevent the penetration of a possible. explosive gas into the primary circuit 2 - and thus the winding system of the dynamoelectric machine 5 - to prevent. This can also be monitored by the sensors 39 provided in the modules 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modul (1) eines Aufsatzkühlers (4), insbesondere Plattenwärmetauschers einer dynamoelektrischen Maschine (5), welches Modul (1) voneinander strömungsmäßig getrennte Bereiche aufweist, die die Ausbildung eines Primärkreislaufes (2) und eines Sekundärkreislauf (3) gestatten, welches Modul (1) zumindest einen Abschnitt (40) aufweist, der einen Zusatzlüfter (23) und/oder eine Sensoren (39) und/oder Analysemöglichkeiten und/oder Kontaktierungsmöglichkeiten und/oder Kommunikationsmittel zu einer übergeordneten Regelung (42) aufweist, welches Modul (1) mit einer Aufnahmeöffnung (22) des Aufsatzkühlers (4) korrespondierende Verschlussmechanismen (44,45) aufweist, welches Modul (1) im eingesetzten Zustand in eine Aufnahmeöffnung (22) des Aufsatzkühlers (4) der dynamoelektrischen Maschine (5) zumindest einen Teil eines Primärkreislaufes (2) und zumindest einen Teil eines Sekundärkreislauf (3) des Aufsatzkühlers mit der dynamoelektrischen Maschine (5) ermöglicht.

Description

Beschreibung
Intelligente Module eines Plattenaufsatzkühlers einer dynamoelektrischen Maschine
Die Erfindung betri f ft intelligente Module eines Aufsatzkühlers einer geschlossenen dynamoelektrischen Maschine , einen derartigen Aufsatzkühler, eine derartige dynamoelektrische Maschine , als auch die Verwendung einer derartigen dynamoelektrischen Maschine .
Dynamoelektrische Maschine verursachen im Betrieb Verluste , wie u . a . Eisen- und Kupferverluste , die zu einer Wärmeentwicklung in der Maschine führen . Diese Wärme muss aus der Maschine abgeführt werden müssen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der dynamoelektrischen Maschine gewährleisten zu können .
Dabei sind grundsätzlich verschiedene Kühlmedien im Einsatz wie Gas , insbesondere Luft , oder Flüssigkeiten, insbesondere Wasser .
Bei geschlossenen - vor allem größeren - dynamoelektrischen Maschinen liegt ein innerer geschlossener Kühlkreislauf vor ( Primärkreislauf ) , bei dem insbesondere Luft oder ein anderes Medium im Inneren der dynamoelektrischen Maschine umgewäl zt wird . Eine Rückkühlung dieses Mediums dieses Primärkreislaufes findet dabei in einem Wärmetauscher statt ( Sekundärkreislauf ) , der beispielsweise auf der dynamoelektrischen Maschine angeordnet ist .
Im Wesentlichen gibt es dabei u . a . zwei bekannte Luftkühlerprinzipien für diese geschlossenen dynamoelektrischen Maschinen . Zum einen die Rohrbündel-Luft-Luft-Wärmetauscher .
Nachteilig dabei ist das vergleichsweise dazu erforderliche große Bauvolumen, um eine dementsprechende Kühlleistung bereitzustellen und die kostenintensive Herstellung . Eine er- forderliche Reinigung der j eweiligen Rohre des Rohrbündel- Luft-Luft-Wärmetauscher zur Aufrechterhaltung der Kühlleistung ist außerdem äußerst aufwändig . Außerdem ist eine symmetrische , insbesondere axial gleichmäßige Kühlung der dynamoelektrischen Maschine nahezu unmöglich .
Um die oben genannten Nachteile zu vermeiden, sind Platten- Luf t-Luf t-Wärmetauscher für dynamoelektrische Maschinen im Einsatz , wie sie beispielsweise aus der WO 01 / 05017 Al und der WO 2016/ 046407 Al bekannt sind .
Nachteilig sind dabei u . a . der vergleichsweise aufwändige Aufbau und eine umständliche Luftführung .
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein optimiertes Kühlsystem einer dynamoelektrischen Maschine bereitzustellen, das u . a . flexibel an die Bedürfnisse der dynamoelektrischen Maschine anpassbar ist und einfach aufgebaut ist .
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch Modul eines Aufsatzkühlers , insbesondere Plattenwärmetauschers einer dynamoelektrischen Maschine , welches Modul voneinander strömungsmäßig getrennte Bereiche aufweist , die die Ausbildung eines Primärkreislaufes und eines Sekundärkreislauf gestatten, welches Modul zumindest einen Abschnitt aufweist , der einen Zusatzlüfter und/oder eine Sensoren und/oder Analysemöglichkeiten und/oder Kontaktierungsmöglichkeiten und/oder Kommunikationsmittel zu einer übergeordneten Regelung aufweist , welches Modul mit einer Aufnahmeöf fnung des Aufsatzkühlers korrespondierende Verschlussmechanismen aufweist , welches Modul im eingesetzten Zustand in eine Aufnahmeöf fnung des Aufsatzkühlers der dynamoelektrischen Maschine zumindest einen Teil eines Primärkreislaufes und zumindest einen Teil eines Sekundärkreislauf des Aufsatzkühlers mit der dynamoelektrischen Maschine ermöglicht . Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch einen erfindungsgemäßen Aufsatzkühler einer dynamoelektrischen Maschine , die einen Stator mit einem Wicklungssystem und einen um eine Achse drehbar gelagerten Rotor aufweist , welcher Aufsatzkühler mit erfindungsgemäßen Modulen zu einem Wärmetauscher, insbesondere Plattenwärmetauscher ausbildbar ist ,
- wobei der Aufsatzkühler Mittel aufweist , um mit einer dynamoelektrischen Maschine einen Primärkreislauf und einen davon strömungstechnisch getrennten Sekundärkreislauf aus zubilden,
- wobei der Aufsatzkühler Primäröf fnungen zu der dynamoelektrischen Maschine aufweist , die zur Ausbildung eines Primärkreislaufes dienen, und Sekundäröf fnungen, die zur Ausbildung eines Sekundärkreislaufes dienen,
- wobei der Aufsatzkühler Aufnahmeöf fnungen zur Aufnahme der Module aufweist ,
- wobei der Aufsatzkühler einen Rahmen/Gehäuse bildet , der für die Module eine elektrische Kontaktiereinrichtung und/oder Datenverbindung der Module untereinander und/oder Verbindungen zu einer übergeordneten Regelung in der Aufnahmeöf fnung bereitstellt ,
- wobei durch Einsetzen oder Ausnehmen der Module in ihre bzw . aus Ihren j eweiligen Aufnahmeöf fnungen Verschlussmechanismen zur Öf fnung/Verschließen von Primärkreislauf und Sekundärkreislauf betätigt werden .
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch eine dynamoelektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Aufsatzkühler, wobei ein Gehäuse der dynamoelektrischen Maschine Öf fnungen aufweist , die mit dementsprechenden Primäröf fnungen eines Aufsatzkühlers derart korrespondieren, dass sich im Betrieb der dynamoelektrischen Maschine ein Primärkreislauf einstellt , der mittels eines Kühlluf tstromes eines Sekundärkreislaufes über Module des Aufsatzkühlers rückkühlbar ist .
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch Industrielle Arbeitsmaschinen, wie Verdichtern, Lüfter, Pumpen oder Kompressoren mit einer erfindungsgemäßen dynamoelektrischen Maschine , wobei die Kühlleistung j e nach Verwendung und Aufstellungsort über Volumenströme und Anzahl und/oder Art der Module anpassbar ist .
Die Module weisen neben ihrem plattenförmigen Aufbau einen Abschnitt auf , der für einen Zusatzlüfter und/oder Sensoren für die Temperaturerfassung der j eweiligen Kühlluftströme , und/oder Analysemöglichkeiten u . a . für Rückstände in der Kühlluft ( Produkte von Teilentladungen in der I solation) und/oder Erfassen von Geräuschemissionen und deren Behebung veranlasst , ( z . B . Einleiten einer aktiven Schwingungsdämpfung) , und/oder Erfassen von außerplanmäßige Luftdruckdi f ferenzen, insbesondere im Bereich des Primärkreislaufes , die ggf . auf außergewöhnliche Verschmutzung oder Verstopfung der Kreisläufe hinweist .
Damit können u . a . die Kühlkreisläufe von Primärkreislauf und Sekundärkreislauf des gesamten Aufsatzkühlers und/oder der einzelnen Module über eine KI ( künstliche Intelligenz ) überwacht und über eine zentrale Regelung und/oder eine Regelung direkt am Modul gesteuert werden . Z . B . kann damit über den Volumenstrom von Primärkreislauf und/oder Sekundärkreislauf die Kühlleistung direkt der Belastung der dynamoelektrischen Maschine und/oder der Umgebungstemperatur angepasst werden .
Außerdem kann die chemische Beständigkeit der einzelnen Module des Aufsatzkühlers durch die Verwendung beschichteter Platten in j edem der Module dem Einsatzort/Verwendungs zweck/- Umgebung des Plattenwärmetauscher bzw . der dynamoelektrischen Maschine angepasst werden . Dies ist vor allem für den Einsatz der Module und damit der dynamoelektrischen Maschine in der Umgebung aggressiver Gase von Vorteil , insbesondere an einem explosionsgeschützten Aufstellungsort der dynamoelektrischen Maschine .
Durch den modularen Aufbau des als Plattenwärmetauschers ausgeführten Aufsatzkühlers , ist ein einfacher Austausch der einzelnen Module zur Überholung, Reinigung etc . möglich . Der Betrieb der dynamoelektrischen Maschine muss bei Wartung einzelner Module nicht unterbrochen werden, da die Kühlung über die verbleibenden Module erfolgt bzw . sogar durch deren erhöhten Kühlmittel-Durchsatz kompensiert werden kann .
Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Aufsatzkühler bereitgestellt , der einen Primärkreislauf und einen Sekundärkreislauf mit einer dynamoelektrischen Maschine ausbildet , wobei der Aufsatzkühler lediglich ein Gerüst/Basisstruktur mit Aufnahmeöf fnungen für Lüfter, Luftschächte und Aufnahmeöf fnungen der Module aufweist , wobei die Module j e nach Bedarf „intelligent" ausgelegt sind . Wie weiter unter dargelegt ist , sind dies u . a . Sensoren, eigene Lüfter an den Modulen, speziell gestaltete und chemisch beständige Platten, eine eigene Regelelektronik, Analysemöglichkeiten der Luftströme , etc .
Mit anderen Worten - das Gerüst bzw . Rahmen oder Gehäuse des Aufsatzkühlers dient nur als mechanische Basisstruktur, die die Verkabelungen der elektrischen Energieversorgung und/oder Datenleitungen von und zu den Modulen und/oder einem Lüfter bzw . Pumpe eines Sekundärkreislaufs übernimmt .
Als Primäröf fnungen im Gehäuse des Aufsatzkühlers sind dabei Öf fnungen zu verstehen, die zusammen mit dementsprechenden Öf fnungen im Gehäuse der dynamoelektrischen Maschine , wie Zu- und Abstromkanälen, einen Primärkreislauf ausbilden .
Sekundäröf fnungen im Gehäuse des Aufsatzkühlers sind demnach Öf fnungen, die einen Sekundärkreislauf ausbilden .
Es erfolgt eine Verriegelung der Aufnahmeöf fnungen des Aufsatzkühlers bei Entnahme der Module , d . h . mechanische Verschlussmechanismen vermeiden ein strömungsmäßiger Kurzschluss zwischen Primärkreislauf und Sekundärkreislauf als auch unter den Kreisläufen selbst . Bei Einschieben der Module in die Aufnahmeöf fnungen können sich die Kreisläufe wieder ordnungsgemäß ausbilden . Diese , Verriegelungsmechanismen weisen zwischen den j eweiligen Modulen und deren Aufnahmeöf fnungen mechanisch korrespondierende Teile auf . Diese weisen u . a . eine mechanische Verriegelung gegen unbefugtes Entfernen eines Moduls auf . Des Weiteren wird ein Öf fnen bzw . Schließen der Strömungskanäle von Primärkreislauf und Sekundärkreislauf gewährleistet . Ebenso wird durch diese mechanisch korrespondierenden Teile eine elektrische Kontaktierung zwischen dem j eweiligen Modul und der im Aufsatzkühler bereitgestellten elektrischen Versorgung gewährleistet .
Als Primärkreislauf wird unabhängig von ein- oder zweiseitiger Belüftung innerhalb der dynamoelektrischen Maschine der Luftstrom bzw . Luf tstromverteilung bezeichnet , der Komponenten der Maschine , wie Wickelkopfraum, Wickelkopf , Blechpaket , Wicklungen, Gehäuse , Lager an- bzw . umströmt und als geschlossener Kreislauf ausgeführt ist , der keinen strömungsmäßigen Kontakt nach außen hat . Der Luftstrom des Primärkreislaufes wird durch einen oder mehrere Eigenlüfter und/oder Fremdlüfter der dynamoelektrischen Maschine und/oder durch zuschaltbare Zusatzlüfter der j eweiligen Module drückend oder saugend generiert .
Als Sekundärkreislauf wird der Luftstrom im Aufsatzkühler bezeichnet , der wärmetechnisch mit dem Luftstrom des Primärkreislaufes gekoppelt ist , ihn also rückkühlen kann, wobei der Luftstrom bzw . Luf tstromverteilung des Sekundärkreislaufes durch Eigen- und/oder Fremdlüfter und/oder durch zuschaltbare Zusatzlüfter der j eweiligen Module drückend oder saugend generiert wird .
Vorzugsweise ist der Sekundärkreislauf of fen ausgeführt , d . h . er wird mit Umgebungsluft betrieben, die aus der Umgebung angesaugt wird und erwärmt an die Umgebung wieder abgegeben wird . Damit kann eine dynamoelektrische Maschine mit einem derartigen Aufsatzkühler ausgestattet an nahezu beliebigen Orten aufgestellt werden . Es sind ggf . vor den Sekundärkreis- lauf Filtermatten oder Luftfilter für stark verschmutzte Luft vorzusehen .
Dabei kann sich j eder Luftstrom sowohl des Primärkreislaufes als auch des Sekundärkreislaufes zumindest abschnittsweise innerhalb seines Strömungsverlaufs in parallele Strömungspfade aufteilen, insbesondere während des Wärmeaustausches zwischen Primärkreislauf und Sekundärkreislauf . Dies geschieht vorteilhafterweise durch Leitvorrichtungen in der dynamoelektrischen Maschine und/oder im Aufsatzkühler, um die Kühlwirkung der Strömung von Primärkreislauf und/oder Sekundärkreislauf zu optimieren .
Außerdem kann der Sekundärkreislauf auch als Flüssigkeitskühlkreislauf - beispielsweise mit Wasser - ausgeführt sein . Die Module sind dann Wärmetauscher, die Luft des Primärkreislaufes an die Flüssigkeit des Sekundärkreislaufes abgeben . Für eine ef fi ziente Kühlung regelt dann die Regelung den j eweiligen Kühlmittelstrom von Primärkreislauf und/oder Sekundärkreislauf .
Es gibt also eine übergeordnete Regelung des Aufsatzkühlers , die nicht zwangsläufig am Basisgerüst des Aufsatzkühlers angeordnet sein muss ( z . B . kann diese Regelung in einer entfernten Warte angeordnet sein) . Erfindungsgemäß ist auch zusätzlich j e nach Aus führung der Module eine eigene , der übergeordneten Regelung des Aufsatzkühlers untergeordnete , Regelung am Modul selbst vorgesehen . Die Regelungen am Modul unterstützen somit nicht nur die Kühlung des Primär- und/oder Sekundärkreislaufes , sondern Überwachungen diese Luftströme auch auf Inhaltsstof fen, die z . B . mit dem Primärkreislauf durch die Module gefördert werden und die Rückschlüsse auf den Zustand der Maschine zulassen bzw . auf Wartungsbedarf der Maschine hinweisen . Dies kann u . a . die I solation des Wicklungssystems ( Teilentladungen) oder den Lagerzustand (Abrieb der Wäl zkörper ) etc . betref fen . Diese unterschiedlichen möglichen Ausgestaltungen der Module führen zu einer Anpassung an den Anwendungs zweck der dynamoelektrischen Maschine und/oder erforderliche Kühlleistung des Aufsatzkühlers . Dabei weisen die Module eine Intelligenz und Zusatzlüfter auf , die eine optimierte Kühlung ( Strömungsverhalten, Geräuschemissionen, ) und eine Detektierung von Schadstof fen in den Kühlströmen und daraus weitere abgeleitete Aktionen erlaubt , die letztlich in den Regelungen in Algorithmen (KI , digitaler Zwilling) abgelegt wurde und dementsprechende Veranlassungen für den weiteren Betrieb der dynamoelektrischen Maschine tref fen können .
Der Aufsatzkühler bildet eine Basisstruktur, die u . a . die Verkabelung, Kontaktierung der Module und ggf . eine den j eweiligen Kühlkreisläufen überlagerte Regelung aufweist , die die Kühlung dieser dynamoelektrischen Maschine oder auch ggf . anderer, dem gleichen Prozess zugeordnete Antriebe regelt . Dies kann ein Wal zwerk, eine Papierfabrik oder eine Förderanlage sein .
Die Erfassung und Auswertung von Messwerten, die Regelung der Kühlleistung und/oder die KI wird somit aus der dynamoelektrischen Maschine in die Module des Aufsatzkühlers und/oder eine übergeordnete Regelung verlagert .
Erfindungsgemäß wird nunmehr durch einen Aufsatzkühler mit den erfindungsgemäßen Modulen ein vergleichsweise ef fi zienteres Kühlsystem für dynamoelektrische Maschinen bereitgestellt , das aufgrund seines modularen Aufbaus auch für einen Primärkreislauf von ein- und zweiseitigen Belüftungssystemen dynamoelektrischer Maschinen geeignet ist .
Durch den modularen Aufbau des Plattenwärmetauschers in dem Aufsatzkühler ist außerdem ein einfacher Austausch der einzelnen Module zur Überholung, Reinigung etc . möglich . Der Betrieb der dynamoelektrischen Maschine muss bei Wartung einzelner Module nicht unterbrochen werden, da die Kühlung über die verbleibenden Module erfolgt , die sich dann selbstständig dem j eweiligen Kühlanforderungen anpassen, indem der Zusatzlüfter der verbleibenden Module oder ein übergeordneter Fremdlüfter im Primärkreislauf und/oder Sekundärkreislauf zuschaltet .
Mit einer Einschränkung der Kühlleistung zu lediglich dann zu rechnen, wenn die Kühlleistung von den verbleibenden Modulen im Aufsatzkühler nicht mehr übernommen werden kann .
Bei Entnahme eines Moduls aus dem Aufsatzkühler verschließt sich dessen Aufnahmeöf fnung derart , dass sich im Primärkreislauf und/oder Sekundärkreislauf keine strömungstechnischen Kurzschlüsse ergeben, die die Kühlleistung beeinträchtigen könnten . Der Primärkreislauf und der Sekundärkreislauf schließen sich im Betrieb der dynamoelektrischen Maschine über die im Aufsatzkühler verbleibenden Module .
Vorteilhafterweise lassen sich auch kostengünstige standardisierte Module als Plattenwärmetauscher in diese Aufnahmeöf fnungen einsetzen . Sie bilden dann aber keinen regelbaren Teil des Kühlsystems .
Durch die Verwendung von Modulen, können in dieselbe Gehäuse des Aufsatzkühlers Module eingesetzt werden, die entweder nach dem Kreuzstrom- oder Gegenstromprinzip arbeiten . Dies führt zu einer Anpassung an den Anwendungs zweck und/oder erforderliche Kühlleistung des Aufsatzkühlers .
Die chemische Beständigkeit des Aufsatzkühlers kann durch die Verwendung beschichteter Platten in j edem der Module des Plattenwärmetauscher verbessert werden . Die j eweils erforderliche Beschichtung kann dabei an die Anforderungen der chemischen Beständigkeit bzw . den Verwendungs zweck des auf der Maschine angeordneten Aufsatzkühlers angepasst werden .
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand prinzipiell dargestellter Aus führungsbeispiele näher erläutert , darin zeigen : FIG 1, 2 verschiedene Ausführungen von Modulen,
FIG 3 perspektivische Darstellung einer dynamoelektrischen Maschine mit Aufsatzkühler,
FIG 4 Längsschnitt einer dynamoelektrischen Maschine mit Auf satz kühler ,
FIG 5 Querschnitt einer dynamoelektrischen Maschine mit Auf satz kühler ,
FIG 6 Längsschnitt einer dynamoelektrischen Maschine mit Aufsatzkühler mit einem prinzipiellen Primärkreislauf und Sekundärkreislauf,
FIG 7 Draufsicht auf einen Aufsatzkühler mit prinzipiellen Sekundärkreislauf,
FIG 8 Längsschnitt einer dynamoelektrischen Maschine mit Aufsatzkühler mit einem weiteren prinzipiellen Primärkreislauf und Sekundärkreislauf,
FIG 9 Draufsicht auf einen Aufsatzkühler mit prinzipiellen Sekundärkreislauf bei entnommenen Modulen,
FIG 10 prinzipielle Darstellung der Abschottungen.
Es sei angemerkt, dass sich Begriffe wie „axial", „radial", „tangential" etc. auf die in der jeweiligen Figur bzw. im jeweils beschriebenen Beispiel zum Einsatz kommende Achse 7 beziehen. Mit anderen Worten beziehen sich die Richtungen axial, radial, tangential stets auf eine Achse 7 des Rotors 18 und damit auf die entsprechende Symmetrieachse des Stators 17. Dabei beschreibt „axial" eine Richtung parallel zur Achse 7, „radial" beschreibt eine Richtung orthogonal zur Achse 7, auf diese zu oder auch von ihr weg, und „tangential" ist eine Richtung, die in konstantem radialem Abstand zur Achse 7 und bei konstanter Axialposition kreisförmig um die Achse 7 herum gerichtet ist. Der Ausdruck „in Umfangsrichtung" ist mit „tangential" gleichzusetzen.
In Bezug auf eine Fläche, bspw. eine Querschnittsfläche, beschreiben die Begriffe „axial", „radial", „tangential" etc. die Orientierung des Normalenvektors der Fläche, d.h. desjenigen Vektors, der senkrecht auf der betroffenen Fläche steht . Unter dem Ausdruck „koaxiale Bauteile" , bspw . koaxiale Komponenten wie Rotor 18 und Stator 17 , werden hier Bauteile verstanden, die gleiche Normalenvektoren aufweisen, für die also die von den koaxialen Bauteilen definierten Ebenen parallel zueinander sind . Des Weiteren soll der Ausdruck beinhalten, dass die Mittelpunkte koaxialer Bauteile auf der gleichen Rotations- bzw . Symmetrieachse liegen . Diese Mittelpunkte können j edoch auf dieser Achse ggf . an verschiedenen axialen Positionen liegen und die genannten Ebenen also einen Abstand >0 voneinander haben . Der Ausdruck verlangt nicht zwangsläufig, dass koaxiale Bauteile den gleichen Radius haben .
Der Begri f f „komplementär" meint im Zusammenhang mit zwei Komponenten, welche „komplementär" zueinander sind, dass ihre äußeren Formen derart ausgestaltet sind, dass die eine Komponente vorzugsweise vollständig an der zu ihr komplementären Komponente angeordnet werden kann, so dass sich die innere Oberfläche der einen Komponente und die äußere Oberfläche der anderen Komponente idealerweise lückenlos bzw . voll flächig berühren . Konsequenterweise ist also im Falle von zwei zueinander komplementären Gegenständen die äußere Form des einen Gegenstandes durch die äußere Form des anderen Gegenstandes festgelegt .
Der Übersichtlichkeit wegen werden in den Figuren teilweise in den Fällen, in denen Bauteile mehrfach vorhanden sind, häufig nicht sämtliche dargestellten Bauteile mit Bezugs zeichen versehen .
Die beschriebenen Aus führungen können beliebig kombiniert werden . Ebenso sind auch Einzelmerkmale der j eweiligen Ausführungen kombinierbar, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen . So zeigen einige Figuren mehr die Strömungsverhältnisse innerhalb der Module 1 bzw . des Aufsatzkühlers 4 bzw . der dynamoelektrischen Maschine 5 , während andere Figuren dabei mehr die dazu erforderliche Mechanik prinzipiell darstellen . Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bei der Beschreibung von bereits grundsätzlich dargestellten Aus führungen und deren Bezugs zeichen im weiteren Verlauf der Beschreibung schwerpunktmäßig nur noch auf die ergänzenden oder unterscheidenden Merkmale der j eweiligen Aus führung eingegangen .
FIG 1 zeigt ein Modul 1 eines Plattenwärmetauschers , der einen sechseckigen Querschnitt aufweist , wobei das Modul 1 hexagonal ausgeführt ist . Platten 16 des Moduls 1 sind so angeordnet , dass die Luftströme eines Primärkreislaufes 2 und eines Sekundärkreislaufes 3 in dem Modul 1 über die Platten die Wärme austauschen können .
FIG 2 zeigt ein Modul 1 eines Plattenwärmetauschers , der einen viereckigen Querschnitt aufweist , wobei das Modul 1 würfel förmig oder quaderförmig ausgeführt ist . Die Platten 16 des Moduls 1 sind so angeordnet , dass die Luftströme des Primärkreislaufes 2 und Sekundärkreislaufes 3 in dem Modul 1 über die Platten die Wärme austauschen können .
Beiden Aus führungen ist gemein, dass die Module 1 so aus Platten 16 zusammengesetzt sind, dass j eweils in aufeinanderfolgenden Zwischenräumen benachbarter Platten 16 einmal der Luftstrom des Primärkreislaufes 2 - also die aufgewärmte Luft , und danach die Luft des Sekundärkreislaufes 3 - also die wärmeabführende Luft strömt .
Das Plattenpaket der j eweiligen Module 1 ist nach außen und zwischen den Luftströmen mittels Dichtelementen abgedichtet . Ebenso ist ein Verkleben oder ein Verlöten des Plattenpaketes zur Abdichtung denkbar . Eine Paketierung der Module 1 wird durch Spannschrauben, oder Schweißverbindungen geschaf fen .
Um den Wärmeübergang zwischen Primärkreislauf 2 und Sekundärkreislaufes 3 innerhalb eines Moduls 1 zu intensivieren, sind die Platten 16 vorzugsweise profiliert gestaltet , so dass sich Turbulenzen in der j eweiligen Durchströmung bilden . Des Weiteren lässt sich durch ein Gleichstrom- oder Gegenstromprinzip des Primärkreislaufes 2 und Sekundärkreislaufes 3 die Kühlleistung der einzelnen Module 1 und eines damit ausgestatteten Aufsatzkühlers 4 beeinflussen .
Die Abschnitte der Luftströme in den Modulen 1 von Primärkreislauf 2 und Sekundärkreislauf 3 sind in FIG 1 und FIG 2 lediglich beispielhaft dargestellt .
Die Luftströme des Primärkreislaufes 2 und Sekundärkreislaufes 3 werden durch dementsprechende und verschiedenste Leitvorrichtungen 12 in einem Aufsatzkühler 4 in ihrem j eweiligen Strömungsverlauf optimiert .
Die Module 1 beinhalten Möglichkeiten für einen Zusatzlüfter 23 , Sensoren 39 für die Temperatur der j eweiligen Kühlluftströme , und Analysemöglichkeiten u . a . für Rückstände in der Kühlluft ( Produkte von Teilentladungen in der I solation) und Geräuschemissionen und deren Behebung, Erfassung außerplanmäßiger Luftdruckdi f ferenzen, die auf eine Verschmutzung, insbesondere im Bereich des Primärkreislaufes 2 hinweisen .
Damit kann der Primärkühlstrom und/oder der Sekundärkühlstrom des gesamten Aufsatzkühlers 4 und/oder der einzelnen Module 1 , z . B . der Volumendurchsatz der Kühlmedien und damit die gesamte Kühlleistung über eine KI (Künstliche Intelligenz ) mittels einer übergeordneten Regelung 42 ( siehe FIG 3 ) gesteuert und den j eweiligen Umgebungs-Bedingungen angepasst werden .
Außerdem kann die chemische Beständigkeit der einzelnen Module 1 des Aufsatzkühlers 4 durch die Verwendung beschichteter Platten 16 in j edem der Module 1 dem Einsat zort/Verwendungs- zweck/Umgebung des Plattenwärmetauschers bzw . der dynamoelektrischen Maschine 5 angepasst werden .
Als Materialien für die Platten 16 der Module 1 eignen sich Kunststof fe , Aluminium, Stahl , Kupfer oder Edelstahl . Ebenso ist es denkbar die Platten 16 der Module 1 mit einer Epoxy- Beschichtung, oder weiteren Anstrichen zu versehen .
Ebenso können diese Platten 16 eben oder gewellt ausgeführt sein .
Die prinzipiell angedeutete Anordnung der Platten 16 der Module 1 , soll nur die prinzipielle Darstellung von Plattenkühlern der Module 1 zeigen, j edoch nicht zwangsläufig eine dadurch festgelegte Strömungsrichtung von Primärkreislauf 2 und/oder Sekundärkreislauf 3 .
Der Abschnitt 40 der Module 1 hat j eweils einen Zusatzlüfter 23 und/oder weitere Sensoren 39 für die Temperatur der j eweiligen Kühlluftströme und/oder Analysemöglichkeiten u . a . für Rückstände in der Kühlluft ( Produkte von Teilentladungen in der I solation) und/oder Analysemöglichkeiten für Geräuschemissionen und/oder Mittel zur Erfassung außerplanmäßiger Luftdruckdi f ferenzen, die auf eine Verschmutzung, insbesondere im Bereich des Primärkreislaufes 2 hinweisen können .
Damit ist das Modul 1 intelligent ausgeführt und kann vor allem über die übergeordnete Regeleinheit 42 die Kühlleistung und/oder das Betriebsverhalten der dynamoelektrischen Maschine 5 steuern . Bei mangelnder Kühlleistung kann beispielsweise der Volumendurchsatz von Primärkreislauf 2 und/oder Sekundärkreislauf 3 erhöht werden, oder es kann die dynamoelektrische Maschine 5 in einem thermisch weniger anspruchsvollen Betrieb gefahren werden . Bei Feststellung von Rückständen im Primärkreislauf , die auf eine sich verschlechternde I solation schließen lassen, kann die Maschine 5 stillgesetzt werden und eine Schadensmeldung abgesetzt werden .
FIG 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung den Aufsatzkühler 4 auf dem Gehäuse 26 der dynamoelektrischen Maschine 5 . Dabei sind die Module 1 , die als hexagonale oder - wie in diesem Fall - würfel förmige Plattenkühler ausgebildet sind, aus darstellerischen Gründen aus ihren, vorzugsweise dazu komplementären Aufnahmeöf fnungen 22 entnommen . Jedes der Module 1 kann einzeln entnommen werden, zwecks Reinigung der Platten 16 oder des Austauschs , ohne dass ein strömungstech- nischer Bypass durch die nicht belegte Aufnahmeöf fnung 22 geschaf fen wird, der die Kühlleistung der verbleibenden Module 1 beeinträchtigt . Dies wird durch dementsprechende Trennwände 43 , Klappen 45 und Abdeckböden 44 der Aufnahmeöf fnungen 22 , auf die später eingegangen wird, gewährleistet .
Einschuböf fnungen bzw . Aufnahmeöf fnungen 22 sind ohne Bestückung mit einem Modul 1 zu den j eweiligen Kreisläufen ( Primärkreislaufes 2 , Sekundärkreislauf 3 ) zumindest strömungstechnisch geschlossen und die Aufnahmeöf fnungen 22 werden bei Bestückung mit Modulen 1 zu dem Primärkreislauf 2 und Sekundärkreislauf 3 geöf fnet und bei Entnahme der Module 1 geschlossen . Dabei werden beispielsweise Abdeckung bzw . Klappen beim Einschub der Module 1 in die j eweiligen Aufnahmeöf fnungen 22 gegen eine Federkraft weggeschoben oder weggeklappt . Bei Entnahme des Moduls 1 aus der Aufnahmeöf fnung 22 schließen sich dann diese Verschlusselemente , sodass kein strömungstechnischer Bypass entstehen kann .
FIG 4 zeigt in einem Längsschnitt eine dynamoelektrische Maschine 5 mit einem Aufsatzkühler 4 . Die dynamoelektrische Maschine 5 ist in einem Gehäuse 26 untergebracht , das die Lager 13 aufnimmt . Das Gehäuse 26 der dynamoelektrischen Maschine 5 ist geschlossen ausgeführt und weist lediglich vorgegebene Öf fnungen - Zustromkanäle 10 und Abstromkanäle 11 - zu dem Aufsatzkühler 4 auf , die einen Primärkreislauf 2 innerhalb der geschlossenen dynamoelektrische Maschine 5 gestatten .
Im Gehäuse 15 des Aufsatzkühlers 4 sind Öf fnungen ( Primäröf fnungen) vorhanden, die zu den Zustromkanälen 10 und Abstromkanälen 11 in dem Gehäuse 26 der dynamoelektrischen Maschine 5 strömungsmäßig korrespondierend ausgeführt sind, so dass sich ein geschlossener Primärkreislauf 2 einstellt . Außerdem sind auch weitere Leitvorrichtungen 12 im Gehäuse 15 angeord- net , um Primärkreislauf 2 und Sekundärkreislauf 3 aus zubilden .
FIG 4 zeigt weiterhin einen Aufsatzkühler 4 der dynamoelektrischen Maschine 5 mit einer prinzipiell dargestellten einseitigen Lüftung des Primärkreislaufes 2 - die auch als Z- Lüftung bezeichnet wird . Dabei tritt die rückgekühlte Luft des Primärkreislaufes 2 an einer Seite (hier rechts ) in den Wickelkopfraum 14 - durchströmt auf verschiedenste Arten die Maschine 1 und strömt über den Wickelkopfraum auf der anderen Seite (hier links ) aus dem Gehäuse 26 . Bei dieser Aus führung wird die erwärmte Luft des Primärkreislaufes 2 im Aufsatzkühler 4 zunächst nach oben geleitet , um von dort dann über die Module 1 auf ihrem „Weg" nach unten rückgekühlt zu werden .
Ein Stator 17 ist in dem Gehäuse 26 drehfest positioniert . Der Stator 17 weist in nicht näher dargestellten Nuten seines Blechpakets ein Wicklungssystem auf , das bestromt , aufgrund elektromagnetischer Wechselwirkungen über einen Luftspalt 25 der dynamoelektrischen Maschine 5 mit dem Rotor 18 eine Rotation des Rotors 18 um seine Achse 7 bewirkt . Der Rotor 18 kann einen Kurzschlusskäfig aufweisen, so dass die dynamoelektrische Maschine 5 als eine Asynchronmaschine ausgebildet ist . Der Rotor 18 kann auch Permanentmagnete aufweisen, so dass die dynamoelektrische Maschine 5 als eine Synchronmaschine (mit Vollpol- oder Schenkelläufer ) ausgebildet ist .
Des Weiteren ist es möglich, den Rotor 18 mit einem eigenen Wicklungssystem aus zubilden, das beispielsweise über eine Schlei fringanordnung elektrisch versorgt wird .
Grundsätzlich eignet sich der Aufsatzkühler 4 für j ede erdenkliche Art von dynamoelektrischen Maschinen 5 . Es ist lediglich notwendig, dass die Zustromkanäle 10 und Abstromkanäle 11 im Gehäuse 26 der dynamoelektrischen Maschinen 5 mit dementsprechenden vorgesehenen Öf fnungen oder Ausnehmungen ( Primäröf fnungen) im Gehäuse 15 des Aufsatzkühlers 4 strömungstechnisch korrespondierend angeordnet sind . Das axial geschichtete Blechpaket von Stator 17 und Rotor 18 ist in diesem Fall in vorgebbaren Abständen mit radialen Kanälen 21 versehen, um eine Kühlung u . a . des j eweiligen Blechpakets und des in den Nuten befindlichen Wicklungssystems zu verbessern .
Des Weiteren ist ein Innenlüfter 24 vorgesehen, der die Luft des Primärkreislaufes 2 fördert . In diesem Fall liegt eine sogenannte einseitige Belüftung vor, die auch als Z-Belüftung bezeichnet wird .
Als einseitige Belüftung wird die Belüftung der dynamoelektrischen Maschinen 5 bezeichnet , bei der ein Luftstrom ( Primärkreislauf 2 ) auf einer Seite der dynamoelektrischen Maschinen 5 in einen Wickelkopfraum 14 eingespeist wird und danach über verschiedene parallele und/oder serielle Strömungskanäle - Wickelkopf 19 , Rücken des Blechpakets des Stators 17 , radiale Kühlkanäle 21 , Luftspalt 25 , etc . - zu dem anderen Wickelkopfraum 14 gelangt . Von dort gelangt die erwärmte Luft des Primärkreislaufes 2 über einen oder mehrere Lüfter - Eigenlüfter oder Fremdlüfter - in den Aufsatzkühler 4 zur Rückkühlung .
Die Luft des Primärkreislaufes 2 wird somit über einen Wickelkopfraum 14 in das Gehäuse 26 der dynamoelektrischen Maschine 5 geführt und dort über den Wickelkopf 19 und die Blechpakete und/oder den Luftspalt 25 in den anderen Wickelkopfraum 14 geführt . Von dort wird der nun erwärmte Kühlluftstrom über den Aufsatzkühler 4 , insbesondere den dort angeordneten Modulen 1 mittels des Sekundärkreislaufes 3 rückgekühlt .
In dieser und den weiteren Aus führungsbeispielen sind teilweise die Primärkreisläufe 2 und oder Sekundärkreisläufe 3 nur teilweise dargestellt , so ist beispielsweise in FIG 3 nur ein der Teil des Primärkreislaufes 2 oberhalb der Achse 7 dargestellt . Der Primärkreislauf 2 oder ein Teil davon verläuft ebenso im unteren Abschnitt , als auch in anderen Berei- chen des Innenraumes der dynamoelektrischen Maschine 5 wie z . B . im Luftspalt 25 .
Das Gehäuse 15 des Aufsatzkühlers 4 weist u . a . Schalldämmelemente auf , um Schallemissionen im Umfeld der dynamoelektrischen Maschinen 5 zu reduzieren .
Ein Lüfter 8 generiert einen Kühlluftstrom des Sekundärkreislaufes 3 , der den erwärmten Kühlluftstrom des Primärkreislaufes 2 über die Plattenwärmetauscher der Module 1 rückkühlt .
In diesem Fall ist der Lüfter 8 ein Eigenlüfter, der mit der Welle 6 drehfest verbunden ist . Es sind j edoch stattdessen oder auch ergänzend auch Fremdlüfter 31 an und/oder auf dem Aufsatzkühler 4 möglich, um den Kühlluftstrom des Sekundärkreislaufes 3 zu unterstützen
Die Module 1 sind, wie auch FIG 5 zu entnehmen, vorzugsweise entlang einem Mittelkanal 20 angeordnet , der sich zumindest abschnittsweise achsparallel erstreckt . In dieser Aus führungs form sind die Module 1 beidseitig entlang des Mittelkanals 20 angeordnet .
FIG 6 zeigt einen Aufsatzkühler 4 einer dynamoelektrischen Maschine 5 mit einer prinzipiell dargestellten zweiseitigen Lüftung des Primärkreislaufes 2 - auch als X-Lüftung bezeichnet . Dabei ist gegenüber der Aus führung gemäß FIG 4 die Deckplatte 35 entfernt , die u . a . neben einer Anpassung von Leitvorrichtungen 12 im Aufsatzkühler 4 für die einseitige Belüftung notwendig ist .
Als zweiseitige Belüftung wird die Belüftung der dynamoelektrischen Maschinen 5 bezeichnet , bei der ein Luftstrom ( Primärkreislauf 2 ) auf beiden Seiten der dynamoelektrischen Maschinen 5 in den Wickelkopfraum 14 eingespeist wird und danach über verschiedene parallele und/oder serielle Strömungskanäle - Wickelkopf 19 , Rücken des Blechpakets des Stators 17 , radiale Kühlkanäle 21 , Luftspalt 25 , etc . - im Wesentli- chen mittig am Rücken des Statorblechpakets in den Aufsatzkühler 4 gelangt . Die erwärmte Luft des Primärkreislaufes 2 wird durch einen oder mehrere Lüfter - Eigenlüfter oder Fremdlüfter - in den Aufsatzkühler 4 zur Rückkühlung gefördert . Dementsprechende Blendenelemente 29 verbessern den Strömungsverlauf des Primärkreislaufes 2 .
FIG 7 zeigt in einer Draufsicht auf den Aufsatzkühler 4 einen prinzipiellen Verlauf des Luftstromes des Sekundärkreislaufes 3 . Dabei wird von einem Eigenlüfter 8 und/oder einem Fremdlüfter 31 ein Luftstrom axial über einen Zuluftkanal 37 in den Mittelkanal 20 gedrückt , der über Plattenwärmetauscher der Module 1 Luft des Primärkreislaufes 2 rückkühlt und erwärmt aus dem Gehäuse 15 des Aufsatzkühlers 4 über die Abluftkanäle 38 austritt .
FIG 8 zeigt eine weitere Möglichkeit des Einsatzes des erfindungsgemäßen Aufsatzkühlers 4 bei einer zweiseitigen Belüftung der dynamoelektrischen Maschine 5 . Im vorliegenden Beispiel ist eine Aufnahmeöf fnung 22 nicht belegt . Dadurch sind strömungstechnisch die Leitvorrichtungen 12 Klappen 45 und Abdeckböden 44 des Aufsatzkühlers 4 so positioniert , dass sich keine strömungsmäßigen Kurzschlüsse einstellen . Primärkreislauf 2 und/oder Sekundärkreislauf 3 in dieser Aufnahmeöf fnung 22 bleibt bei „Nichtbelegung" geschlossen .
FIG 9 zeigt die dazu korrespondierende Gestaltung des Sekundärkreislaufes 3 , dessen nicht belegten Aufnahmeöf fnungen 22 für den Sekundärkreislauf 3 blockiert sind, um einen strömungsmäßigen Kurzschluss zu vermeiden .
FIG 10 zeigt in einer prinzipiellen Darstellung, wie die Module 1 in den Aufnahmeöf fnung 22 geschoben werden, dabei wird mit dem Einschieben eine Klappe 45 nach oben geklappt , um den Sekundärkreislauf zu öf fnen . Gleichzeitig wird durch das Modul 1 auf der Oberseite und Unterseite der Aufnahmeöf fnung 22 die Abdeckböden 44 Richtung Mittelkanal 20 verschoben und so der Primärkreislauf geöf fnet . Mit dem Abschluss des Eischie- bens der Module 1 erfolgt auch die elektrische Kontaktierung, z . B . zu Versorgung des Zusatzlüfters 23 und/oder der Regelung und Analyseeinheit .
Diese mechanische Verschlussmechanismen können auch anders ausgeführt sein, entscheiden ist j edoch immer, dass Sekundär- und Primärkreislauf erst „freigegeben" werden, wenn die Module 1 eingesetzt werden .
Möglich ist ebenso , dass die eine Seite eines asymmetrisch verlaufenden Mittelkanal 20 des Aufsatzkühlers 4 vorzugsweise die intelligenten Module 1 aufweist , während die andere Seite standardisierten Module mit geringerer Einbau-Tiefe aufweist .
Ebenso ist vorstellbar, dass ein Fremdlüfter 31 , insbesondere ein Axiallüfter über eine nicht näher dargestellte Haube strömungstechnisch mit dem Sekundärkreislauf 3 verbunden ist . Er ist beispielsweise auf dem Aufsatzkühler 4 positioniert .
Ergänzend kann zu einem Eigenlüfter 8 und oder einem externen Fremdlüfter im Mittelkanal 20 ein zusätzlicher Fremdlüfter 31 positioniert sein, der den Luftstrom des Sekundärkreislaufes 3 zusätzlich antreibt zur Aufrechterhaltung oder Beschleunigung des Luftstromes im Sekundärkreislauf 3 beiträgt .
Die einzelnen Module 1 werden vorzugsweise von dem Sekundärluftstrom 3 parallel durchströmt . Jedes Modul 1 stellt dabei eine nahezu ähnliche Kühlleistung bereit , da der Sekundärluftstrom 3 vor Eintritt in das j eweilige Module 1 eine nahezu gleiche Temperatur aufweist . Die Kühlleistung kann über einen externen Fremdlüfter - siehe oben - oder den Zusatzlüfter 23 des Moduls 1 selbst gesteigert werden .
Ebenso ist es möglich den Aufsatzkühler 4 in einem anderen Raum als die dynamoelektrische Maschine 5 auf zustellen . Dabei sind dann der Primärkühlluftstrom 2 über dementsprechende Zuleitungen zu führen . Es gibt mehrere Möglichkeiten der Führung der erwärmten Abluft des Sekundärkreislaufes 3 , die aus dem Abluftkanal 38 , also aus den Modulen 1 kommt . Leitelemente können dabei diese Abluft nach schräg unten oder zunächst in achsparalleler Richtung und danach optional schräg nach oben leiten . Ebenso sind achsparallele Ausrichtungen der Leitelemente vorstellbar, die die erwärmte Abluft des Sekundärkreislaufes 3 in die eine und/oder andere Richtung leiten .
Durch dementsprechende Ausrichtung der Leitelemente kann auch die erwärmte Abluft des Sekundärkreislaufes 3 nach oben und/oder nach unten geleitet werden .
Um eine Schalldämmung des Aufsatzkühlers 4 zu schaf fen, werden der Innenraum des Gehäuses 15 und/oder die Luftaustrittfläche des Sekundärkreislaufes 3 ausgerichtet und/oder zumindest abschnittsweise mit Schalldämmelementen versehen, ohne die Kühlleistung des Aufsatzkühlers 4 zu beeinträchtigen .
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Aufsatzkühlers 4 sind sämtlich bekannte Bauformen möglich, indem die dynamoelektrischen Maschine 5 vertikal , hori zontal oder in einem vorgebbaren Winkel geneigt aufstellbar ist ( IM1001... ) .
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Aufsatzkühlers 4 sind auch weiterhin sämtlich bekannte Kühlarten, wie IC611 , IC616 , IC666 , IC661 , etc . umsetzbar .
Der Aufsatzkühler 4 muss nicht zwangsläufig auf der Maschine 5 angeordnet sein . Er kann ebenso seitlich an der Maschine oder sogar unterhalb der Maschine oder in einem separaten Nebenraum angeordnet sein .
Die innerhalb des Gehäuses 26 angeordneten Wellenlüfter 24 des Primärkreislaufes 2 können unabhängig von der Kühlart ( Z- oder X-Belüftung) auf der einer Arbeitsmaschine zugewandten Seite und/oder auf der einer Arbeitsmaschine der abgewandten Seite innerhalb des Gehäuses 26 der dynamoelektri- sehen Maschine 5 angeordnet sein . (Also der DE-Seite (Drive- End) oder NDE-Seite (Non-Drive-End) ) .
Dies tri f ft grundsätzlich auch für den Lüfter 8 zu, der - sofern vorgesehen - ebenfalls an der DE-Seite und/oder NDE- Seite der dynamoelektrischen Maschine 5 angeordnet sein kann .
Um den Sekundärkreislauf 3 und/oder den Primärkreislauf 2 aufrecht zu erhalten, kann ergänzend oder allein auch zumindest ein Fremdlüfter 31 vorgesehen werden, der die erforderlich Luftmenge drückt oder durch den Sekundärkreislauf 3 saugt .
Diese Fremdlüfter 31 können - wie oben ausgeführt - an nahezu beliebigen Stellen des Primärkreislauf 2 und/oder Sekundärkreislaufes 3 angeordnet werden .
Dieser erfindungsgemäße Aufsatzkühler 4 eignet sich auch für explosionsgeschützte Anlagen . Die dynamoelektrische Maschine 5 ist dann als geschlossene Maschine ausgeführt . Dabei ist ggf . auf Abdichtung der Spalte , insbesondere zwischen den Modulen 1 erhöhte Aufmerksamkeit zu schenken, um ein Eindringen eines ggf . explosiven Gases in den Primärkreislauf 2 - und damit dem Wicklungssystem der dynamoelektrischen Maschine 5 - zu verhindern . Dies kann auch durch die in den Modulen 1 vorgesehenen Sensoren 39 überwacht werden .
Als Kühlmedien des Primärkreislaufes 2 und/oder Sekundärkreislaufes 3 sind außer Luft auch andere gas förmige Medien, wie z . B . Stickstof f möglich . Ebenso sind für den Primärkreislauf 2 und/oder Sekundärkreislauf 3 auch flüssige Kühlmedien, wie Öl oder Wasser denkbar . Entscheidend ist immer der Wärmeaustausch zwischen Primärkreislauf 2 und Sekundärkreislauf 3 über die intelligenten Module 1 des Aufsatzkühlers 4 , die als Plattenkühler ausgeführt sind und deren Möglichkeiten der Analyse der Kühlprozesses bzw . des Zustandes der dynamoelektrischen Maschine 5 .

Claims

Patentansprüche
1. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) ,
- wobei der Aufsatzkühler (4) der dynamoelektrischen Maschine (5) , die einen Stator (17) mit einem Wicklungssystem und einen um eine Achse (7) drehbar gelagerten Rotor (18) aufweist, mit Modulen (1) zu einem Wärmetauscher, insbesondere Plattenwärmetauscher ausbildbar ist,
- wobei der Aufsatzkühler (4) Mittel aufweist, um mit einer dynamoelektrischen Maschine (5) einen Primärkreislauf (2) und einen davon strömungstechnisch getrennten Sekundärkreislauf (3) auszubilden,
- wobei der Aufsatzkühler (4) Primäröffnungen zu der dynamoelektrischen Maschine (5) aufweist, die zur Ausbildung eines Primärkreislaufes (2) dienen, und Sekundäröffnungen, die zur Ausbildung eines Sekundärkreislaufes (3) dienen,
- wobei der Aufsatzkühler (4) Aufnahmeöffnungen (22) zur Aufnahme der Module (1) aufweist,
- wobei der Aufsatzkühler (4) einen Rahmen/Gehäuse (15) bildet, der für die Module (1) eine elektrische Kontaktiereinrichtung (46) und/oder Datenverbindung der Module (1) untereinander und/oder Verbindungen zu einer übergeordneten Regelung (42) in der Aufnahmeöffnung (22) bereitstellt,
- wobei durch Einsetzen oder Ausnehmen der Module (1) in ihre bzw. aus Ihren jeweiligen Aufnahmeöffnungen (22) Verschlussmechanismen (44,45) zur Öf fnung/Verschließen von Primärkreislauf (2) und Sekundärkreislauf (3) betätigt werden,
- wobei ein Modul (1) des insbesondere als Plattenwärmetauschers ausgebildeten Aufsatzkühlers (4) , der dynamoelektrischen Maschine (5) , voneinander strömungsmäßig getrennte Bereiche aufweist, die die Ausbildung eines Primärkreislaufes (2) und eines Sekundärkreislauf (3) gestatten, welches Modul (1) zumindest einen Abschnitt (40) aufweist, der einen Zusatzlüfter (23) und/oder einen Sensor (39) und/oder Analysemöglichkeiten und/oder Kontaktierungsmöglichkeiten und/oder Kommunikationsmittel zu einer übergeordneten Rege- lung (42) aufweist, welches Modul (1) mit einer Aufnahmeöffnung (22) des Aufsatzkühlers (4) korrespondierende Verschlussmechanismen (44,45) aufweist, welches Modul (1) im eingesetzten Zustand in eine Aufnahmeöffnung (22) des Aufsatzkühlers (4) der dynamoelektrischen Maschine (5) zumindest einen Teil eines Primärkreislaufes (2) und zumindest einen Teil eines Sekundärkreislaufs (3) des Aufsatzkühlers (4) mit der dynamoelektrischen Maschine (5) ermöglicht,
- wobei ein Gehäuse (26) der dynamoelektrischen Maschine (5) Öffnungen (10,11) aufweist, die mit dementsprechenden Primäröffnungen eines Aufsatzkühlers (4) nach Anspruch 6 bis 11 derart korrespondieren, dass sich im Betrieb der dynamoelektrischen Maschine (5) ein Primärkreislauf (2) einstellt, der mittels eines Kühlluf tstromes eines Sekundärkreislaufes (3) über Module (1) des Aufsatzkühlers (4) rückkühlbar ist.
2. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) 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 Sensoren (39) im Primärkreislaufes (2) und/oder im Sekundärkreislauf (3) und/oder im Abschnitt (40) des Moduls (1) angeordnet sind.
3. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) 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 Verschlussmechanismen (44,45) als verschiebbare Abdeckböden (44) und/oder Klappen (45) ausgeführt sind.
4. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die strömungsmäßig getrennten Bereiche des Moduls (1) als Teil des Primärkreislaufes (2) und Teil des Sekundärkreislauf (3) als Platten (16) ausgeführt sind.
5. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass diese Platten (16) der Module (1) oberflächenvergrößernde Strukturen, insbesondere wellenförmig ausgeführt sind.
6. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass insbesondere ein zu einer Achse (7) der dynamoelektrischen Maschine (5) paralleler Mittelkanal (20) im Aufsatzkühler (4) vorhanden ist, welcher Mittelkanal (20) einen Luftstrom eines Sekundärkreislaufes
(3) für die Module (1) aufnehmen kann, welcher Luftstrom durch Eigen- und/oder Fremdlüfter (8,31) erzeugbar ist, die unmittelbar an der Maschine (5) oder in der Nähe der dynamoelektrischen Maschine (5) angeordnet sind.
7. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sekundärkreislauf (3) offen ausführbar ist, d.h. mit Umgebungsluft betreibbar ist .
8. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gehäuse (15) des Auf- satzkühlers (4) Öffnungen für zumindest einen Zu- und zumindest einen Abstromkanal (10,11) des Primärkreislaufes (2) und Öffnungen für Zu- und Abluftkanal (37,38) des Sekundärkreislaufes (3) aufweist.
9. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gehäuse (15) des Aufsatzkühlers (4) Leitvorrichtungen (12) und/oder Verschlussmechanismen (44,45) des Primärkreislaufes (2) und/oder des Sekundärkreislaufes (3) aufweist.
10. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Luftfilter vor dem Eintritt von Umgebungsluft in den Sekundärkreislauf (3) , insbesondere vor dem Mittenkanal (20) angeordnet ist.
11. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kühlluftstrom von Primärkreislauf (2) und/oder Sekundärkreislauf (3) durch Fremdlüfter (31) und/oder Eigenlüfter (8,24) der dynamoelektrischen Maschine (5) generierbar ist und/oder durch jeweilige Zusatzlüfter (23) der Module (1) nach Anspruch 1 bis 5, insbesondere optional unterstützt wird.
12. Dynamoelektrische Maschine (5) mit einem Aufsatzkühler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der dynamoelektrischen Maschine (5) und/oder dem Aufsatzkühler (4) und/oder dem Modul (1) Sensoren (39) vorhanden sind, die die Kühltemperatur in einem Primärkreislauf (2) und/oder in einem Sekundärkreislauf (3) und/oder Schwingungen und/oder Drehzahl der dynamoelektrischen Maschine (5) erfassen, diese Daten einer Regelvorrichtung übermittelbar sind, um die Drehzahl von Fremdlüftern (31) zu steuern und/oder Leitvorrichtungen (12) der Kreisläufe (2,3) des Aufsatzkühlers (4) und/oder der dynamoelektrischen Maschine (5) zu stellen.
13. Industrielle Arbeitsmaschinen, wie Verdichter, Lüfter, Pumpen oder Kompressoren mit einer dynamoelektrischen Maschine (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlleistung je nach Verwendung und Aufstellungsort der dynamoelektrischen Maschine (5) über einstellbare Volumenströme von Primärkreislauf (2) und/oder Sekundärkreislauf
(3) und/oder über die Anzahl der Module (1) und/oder Art der Module (1) anpassbar ist.
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