PL169625B1 - Maszyna elektryczna chlodzona gazem PL PL - Google Patents

Abstract

1. Maszyna elektryczna chlodzona gazem ze stojanem i wirnikiem, na którym osadzony jest wenty- lator osiowy, z obszarem czolowej czesci uzwojenia, w który wplywa gaz chlodzacy, rozdzielajacy sie tam na kilka strumieni czesciowych, chlodzacych stojan 1 wirnik, z oddzielona od obszaru czolowej czesci uz- wojenia za pomoca oslony polaczen czolowych przestrzenia wlotowa, w która wplywa swiezy gaz z chlodnicy, i z oslona zewnetrzna, oddzielajaca prze- strzen wlotowa od otoczenia, znamienna tym, ze patrzac w kierunku przeplywu gazu chlodzacego, przed wentylatorem osiowym (9) 1 wspólosiowo z nim znajduje sie organ kierujacy powietrze (1), majacy forme pierscienia, przymocowany do oslony zewne- trznej (14) i wyposazony w rozlozone na jego obwo- dzie, ulozone promieniowo/osiowo, blachy kierujace (17), 1 ze na czesci obwodu zewnetrznego organu kierujacego powietrze (1) znajduje sie przeslona (23), która dlawi przekrój poprzeczny doplywu przenikaja- cego ten organ (1) gazu chlodzacego w glównym kierunku jego docierania Fig 1 P L 169625 B 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest maszyna elektryczna chłodzona gazem zawierająca stojan i wirnik, na którym osadzony jest wentylator osiowy oraz obszar czołowej części uzwojenia, w który wpływa gaz chłodzący, rozdzielający się tam na kilka strumieni częściowych, chłodzących stojan i wirnik. Maszyna ma oddzieloną od obszaru czołowej części uzwojenia za pomocą osłony połączeń czołowych przestrzeń wlotową, w którą wpływa świeży gaz z chłodnicy i osłonę zewnętrzną oddzielającą przestrzeń wlotową od otoczenia.

W maszynie świeży gaz jest zasysany z dołu, dociera do przestrzeni wlotowej i przez wentylator osiowy jest przetłaczany do obszaru połączeń czołowych stojana, gdzie rozdziela się na kilka strumieni częściowych, chłodzących stojan i wirnik.

W chłodzonych gazem turbogeneratorach chłodzenie zapewniają wentylatory osiowe, które są normalnie osadzone na wale wirnika, na obydwóch jego końcach, i dostarczają wymaganą ilość chłodzącego gazu wywołując pojawienie się ciśnienia o pewnej wysokości (por. prospekt firmowy Turbogeneratoren fur 18...230 MVA mit Luftkuhlung WX und WY (Turbogeneratory o mocy 18...230 MVA z chłodzeniem powietrznym WX i WY), druk nr CH-KW 160887, zwłaszcza przekrój podłużny na stronie 9).

169 625

W znanych urządzeniach do kierowania ruchem powietrza i za wentylatorem osiowym określony kierunek wirowania wirnika powoduje, że strumień wpadającego powietrza zwraca się w tym właśnie kierunku. Dopływ do wentylatora osiowego następuje z reguły tylko z jednej strony, na przykład od dołu, ze znajdującej się pod maszyną chłodnicy, a nie - jak by to było pożądane - ze wszystkich stron. Te dwie okoliczności powodują, że w obrębie połączeń czołowych na obwodzie występują różne prędkości przepływającego powietrza, w wyniku czego działanie chłodzące jest nierównomierne. Oznacza to z kolei złe wykorzystanie maszyny.

U podstaw wynalazku leży zadanie poprawienia chłodzenia w ochłodzonej gazem maszynie elektrycznej, a przez to zwiększenie wykorzystania maszyny.

Maszyna elektryczna według wynalazku ma patrząc w kierunku przepływu gazu chłodzącego, przed wentylatorem osiowym i współosiowo z nim organ kierujący powietrze w kształcie pierścienia, przymocowany do osłony zewnętrznej i wyposażony w rozłożone na jego obwodzie, ułożone promieniowo/osiowo, blachy kierujące, przy czym na części obwodu zewnętrznego organu kierującego powietrze znajduje się przesłona, która dławi przekrój poprzeczny dopływu przenikającego ten organ gazu chłodzącego w głównym kierunku jego docierania.

Korzystnie organ kierujący powietrze obejmuje wewnętrzny pierścień ze skierowanymi promieniowo na zewnątrz blachami kierującymi, ustawionymi w kierunku poosiowym.

Korzystnie po stronie wewnętrznej pierścienia wewnętrznego znajduje się kołnierz pierścieniowy, mocujący organ kierujący powietrze do osłony zewnętrznej.

Korzystnie blachy kierujące mają długość poosiową, która odpowiada w przybliżeniu poosiowej szerokości przestrzeni wlotowej na wysokości wentylatora osiowego.

Korzystnie poosiowa długość przesłony dławiącej przekrój poprzeczny dopływu odpowiada w przybliżeniu poosiowej szerokości przestrzeni wlotowej na wysokości wentylatora osiowego, przy czym ta przesłona zaczyna się przy tylnej krawędzi blach kierujących, zwróconej ku wentylatorowi osiowemu.

Korzystnie przesłona ta rozciąga się symetrycznie względem pionowej osi symetrii maszyny na mniej więcej ćwierci obwodu organu kierującego powietrze.

Zaletą wynalazku jest w szczególności to, że dzięki względnie prostym posunięciom konstrukcyjnym, które mogły zostać urzeczywistnione zarówno w koncepcji maszyny jak również dopiero później, zwiększeniu uległ współczynnik sprawności, wyrównały się odczuwalnie prędkości przepływu powietrza w obrębie połączeń czołowych, a maksymalne temperatury uzwojenia uległy przy tym równocześnie obniżeniu o około 15-20°C.

Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony w przykładzie wykonania uwidocznionych na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają: fig. 1 - uproszczony przekrój podłużny przez końcową część chłodzonego powietrzem turbogeneratora; fig. 2 - umieszczony przed wentylatorem osiowym organ kierujący powietrze, widziany z góry przed wbudowaniem w maszynę.

Z wyjątkiem oznaczonego jako całość odnośnikiem 1 organu kierującego powietrze, chłodzony powietrzem turbogenerator, przedstawiony na fig. 1, odpowiada maszynie, która jest opisana i przedstawiona na str. 9 wspomnianego wyżej prospektu firmowego. W jarzmie 2 umieszczony jest pakiet blach stojana 3 z uzwojeniem stojana 4. Wał 5 wirnika 6 z uzwojeniem wirnika 7 jest osadzony w kozłach łożyskowych 8. Na wale 5 osadzony jest wentylator osiowy 9 z łopatkami 10. Składająca się z wielu elementów osłona 11 połączeń czołowych oddziela przestrzeń wlotową 12 wentylatora osiowego 11 od obszaru czołowej części uzwojenia 13. Przestrzeń wlotowa 12 jest zamknięta od zewnątrz osłoną zewnętrzną 14.

Wtłaczane przez wentylator osiowy 9 powietrze chłodzące przepływa w kierunku zaznaczonym strzałką do obszaru czołowej części uzwojenia 13, dzieląc się tam na strumienie częściowe, chłodzące stojan i wirnik. W środkowym odcinku maszyny nagrzane powietrze wchodzi teraz w usytuowaną pod maszyną chłodnicę 15, zostaje tam ochłodzone i dociera za chłodnicą 15 z powrotem do przestrzeni wlotowej 12.

Jak to wyjaśnia fig. 1, dopływ do wentylatora osiowego 9 ma miejsce zasadniczo tylko z jednej strony, mianowicie od dołu. Bez organu kierującego powietrze 1 ustalają się przedstawione na wstępie warunki nierównomiernego chłodzenia połączeń czołowych uzwojenia stojana 4.

169 625

Według wynalazku występuje teraz współosiowo z wentylatorem osiowym 9, organ kierujący powietrze, mający postać pierścienia, przymocowany do osłony zewnętrznej 14. Obejmuje on pierścień wewnętrzny 16, do którego przymocowane są skierowane promieniowo na zewnątrz blachy kierujące 17, przejmujące funkcję łopatek kierowniczych dla wentylatora osiowego. Te blachy kierujące 17 są rozmieszczone na obwodzie pierścienia wewnętrznego 16 mniej więcej równomiernie. Pierścień zakrywający 18 po stronie przeciwnej względem wentylatora osiowego 9 zwiększa stabilność organu kierującego powietrze. Promieniowa wysokość blach kierujących 17 odpowiada mniej więcej długości łopatek 10 wentylatora osiowego 9. W kierunku poosiowym ciągną się one praktycznie na poosiowej długości L przestrzeni wlotowej 12, do promieniowo wewnętrznego końca 19 osłony 11 połączeń czołowych. W celu mocowania do promieniowo wewnętrznego końca 20 osłony zewnętrznej 14, po wewnętrznej stronie pierścienia wewnętrznego 16 umocowany jest kołnierz pierścieniowy 21 z otworami mocującymi 22 do przykręcania go do osłony zewnętrznej 14. Razem z organem kierującym powietrze 1 przykręcane jest na stałe do osłony zewnętrznej 14 uszczelnienie wału 24.

W celu miejscowego zmniejszenia przekroju poprzecznego dopływu z położonej pod maszyną chłodnicy 15 na odcinku między przestrzenią wlotową 12 a wentylatorem osiowym 9, w dolnym rejonie organu kierującego powietrze 1, a więc w rejonie leżącym najbliżej chłodnicy 15, znajduje się częściowa przesłona 23 blach kierujących 17. Ciągnie się ona wzdłuż mniej więcej ćwierci obwodu organu kierującego -powietrze 1, symetrycznie względem pionowej płaszczyzny symetrii 25 maszyny. Poosiowo sięga ona w przybliżeniu do połowy długości poosiowej blach kierujących 17, a przez to i do mniej więcej połowy długości wlotu L. Przesłona zaczyna się przy tym przy tylnej krawędzi blach kierujących 17, zwróconej ku wentylatorowi osiowemu 9.

Przez wprowadzenie ukształtowanego w ten sposób organu kierującego powietrze w drogę przepływu chłodzącego powietrza, bezpośrednio przed wentylatorem osiowym 9, osiągnięto to, że dopływ do tego wentylatora 9 stał się bardziej równomierny, to znaczy natężenie przepływu powietrza chłodzącego jest na całym obwodzie jego ułopatkowania 17 w przybliżeniu stałe. Dzięki temu również działanie chłodzące w połączeniach czołowych stało się bardziej równomierne, tak że występujące tam maksymalne temperatury przewodów obniżyły się o około 15°C, przez co maszyna może być wykorzystywana w większym stopniu. Wystające promieniowo/osiowo blachy kierujące 16 redukują zmianę kierunku przepływu wpadającego powietrza, co odbija się pozytywnie na współczynniku sprawności wentylatora osiowego 9.

Jak wynika z porównania fig. 1 z ryciną na stronie 9 cytowanego na wstępie prospektu firmowego, między łożyskiem 8 a wentylatorem osiowym 9 jest wystarczająco dużo miejsca w kierunku poosiowym i promieniowym do późniejszego wbudowania zaproponowanego organu kierującego powietrze również w maszynach już istniejących, przy czym w każdym przypadku potrzebne są modyfikacje uszczelnienia wału 24. Zarówno w takich przypadkach jak również w nowych konstrukcjach jest przy tym korzystne ukształtowanie organu kierującego powietrze 1 jako dwuczęściowego, z podziałem w poziomej płaszczyźnie symetrii 26 maszyny, jak to jest pokazane na fig. 2.

169 625

Fig.2

169 625

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Maszyna elektryczna chłodzona gazem ze stojanem i wirnikiem, na którym osadzony jest wentylator osiowy, z obszarem czołowej części uzwojenia, w który wpływa gaz chłodzący, rozdzielający się tam na kilka strumieni częściowych, chłodzących stojan i wirnik, z oddzieloną od obszaru czołowej części uzwojenia za pomocą osłony połączeń czołowych przestrzenią wlotową, w którą wpływa świeży gaz z chłodnicy, i z osłoną zewnętrzną, oddzielającą przestrzeń wlotową od otoczenia, znamienna tym, że patrząc w kierunku przepływu gazu chłodzącego, przed wentylatorem osiowym (9) i współosiowo z nim znajduje się organ kierujący powietrze (1), mający formę pierścienia, przymocowany do osłony zewnętrznej (14) i wyposażony w rozłożone na jego obwodzie, ułożone promieniowo/osiowo, blachy kierujące (17), i że na części obwodu zewnętrznego organu kierującegopowietrze (1) znajduje się przesłona (23), która dławi przekrój poprzeczny dopływu przenikającego ten organ (1) gazu chłodzącego w głównym kierunku jego docierania.
2. 2. Maszyna według zastrz. 1, znamienna tym, że organ kierujący powietrze (1) obejmuje wewnętrzny pierścień (16) ze skierowanymi promieniowo na zewnątrz blachami kierującymi (17), ustawionymi w kierunku poosiowym.
3. 3. Maszyna według zastrz. 2, znamienna tym, że po stronie wewnętrznej pierścienia wewnętrznego (16) znajduje się kołnierz pierścieniowy (21), mocujący kierujący powietrze do osłony zewnętrznej (14).
4. 4. Maszyna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że blachy kierujące (17) mają długość poosiową, która odpowiada w przybliżeniu poosiowej szerokości przestrzeni wlotowej (12) na wysokości wentylatora osiowego (9).
5. 5. Maszyna według zastrz. 4, znamienna tym, że poosiowa długość przesłony (23) odpowiada w przybliżeniu poosiowej szerokości przestrzeni wlotowej (12) na wysokości wentylatora osiowego (9), przy czym ta przesłona (23) zaczyna się przy tylnej krawędzi blach kierujących (17), zwróconej ku wentylatorowi osiowemu (9).
6. 6. Maszyna według zastrz. 1 lub 4, znamienna tym, że przesłona (23) rozciąga się symetrycznie względem pionowej osi symetrii (25) maszyny na mniej więcej ćwierci obwodu organu kierującego powietrze (1).