RU2239272C1

RU2239272C1 - Система охлаждения электрической машины

Info

Publication number: RU2239272C1
Application number: RU2003102898/06A
Authority: RU
Inventors: Д.Л. Жуховицкий (RU); Д.Л. Жуховицкий; А.А. Цынаева (RU); А.А. Цынаева
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-10-27

Abstract

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для охлаждения электрогенераторов, а также электродвигателей закрытого исполнения. Система охлаждения электрической машины содержит источник сжатого воздуха с напорным трубопроводом, делящую вихревую трубу, имеющую в результате энергетического разделения две полости - горячую и холодную, и тепловую трубу. Тепловая труба выполнена в виде вала электрической машины и снабжена распределительной трубкой, имеющей отверстия, расположенные в ее испарительной зоне. Конденсационный конец распределительной трубки помещен в холодную полость вихревой трубы. Использование изобретения позволит обеспечить эффективное и равномерное охлаждение электрической машины, позволяющее отказаться от применения пожароопасного водородного охлаждения. 3 ил.

Description

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для охлаждения электрогенераторов, а также электродвигателей закрытого исполнения.

Известна система охлаждения электрической машины, включающая вал, статор, ротор, охлаждающийся испаряющейся жидкостью, циркулирующей в герметичной полости вала (см. Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы: Пер. с англ.: -М.: Энергия, 1979 г. - 272 с., рис.5-13, с.176, фиг.1).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной системы, относится то, что в известной системе отвод теплоты от ротора электромашины осуществляется недостаточно эффективными методами и существует неравномерность распределения охлаждающей жидкости по длине ротора, что приводит к образованию зон перегрева, а следовательно, к аварийным ситуациям из-за ухудшения изоляции и снижения прочности элементов электрической машины. Для охлаждения электрогенераторов применяется водоводородное охлаждение, использование которого приводит к высоким эксплуатационным и капитальным затратам на сооружение и обеспечение работы устройств, а также на предотвращение пожароопасных ситуаций.

Наиболее близкой системой того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является установка для охлаждения изолированного объекта, включающая источник сжатого воздуха (ИСВ) с напорным трубопроводом, делящую вихревую трубу (ДВТ), имеющую в результате энергетического разделения две полости - горячую и холодную, изолированный объект (ИО), тепловую трубу (ТТ), испарительный конец которой помещен непосредственно в охлаждаемый изолированный объект, а конденсационный конец тепловой трубы введен через центральное отверстие диафрагмы в приосевую область делящей вихревой трубы (см. патент на изобретение RU №2189545, фиг.2) и принятую за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной установки, принятой за прототип, относится то, что в ней нет возможности интенсивного и равномерного охлаждения вращающегося объекта (ротора электрической машины). Существующий прототип не дает возможности обеспечения эффективного и равномерного охлаждения электрической машины, а следовательно, такая установка неприемлема.

Сущность изобретения заключается в обеспечении эффективного и равномерного охлаждения электрической машины, позволяющего отказаться от применения пожароопасного водородного охлаждения. Технический результат - обеспечение эффективного и равномерного охлаждения электрической машины, позволяющего отказаться от применения пожароопасного водородного охлаждения.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предлагаемой системе охлаждения электрической машины, содержащей источник сжатого воздуха (ИСВ) с напорным трубопроводом, делящую вихревую трубу (ДВТ), имеющую в результате энергетического разделения две полости - горячую и холодную, особенность заключается в том, что в качестве тепловой трубы применен полый вал электрической машины, заглушенный с двух сторон, с распределительной трубкой, имеющей отверстия, расположенные в испарительной зоне тепловой трубы (полого вала).

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому результату отличительных признаков в заявленной установке, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию “новизна”.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.

На чертежах представлено:

на фиг.1 - аналог;

на фиг.2 - прототип;

на фиг.3 - предлагаемая система охлаждения электрической машины.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного результата, заключаются в следующем.

Система охлаждения электрической машины содержит источник сжатого воздуха 1 с напорным трубопроводом 2, делящую вихревую трубу 3, имеющую в результате энергетического разделения две полости - горячую 4 и холодную 5, полый вал электрической машины 6 с испарительной зоной 7, распределительную трубку 8 с конденсационным концом 9 и отверстиями 10, кипящую жидкость 11 и конденсат 12.

Работа установки осуществляется следующим образом.

Сжатый воздух от источника 1 по напорному трубопроводу 2 поступает в сопловой аппарат делящей вихревой трубы 3, в которой в результате энергетического разделения потока образуются две полости - горячая 4 и холодная 5. Ротор электрической машины охлаждается за счет того, что вал 6 выполнен полым и работает как тепловая труба, внутри которой под вакуумом находится жидкость. Причем слой кипящей жидкости 11 располагается на периферии внутренней поверхности вала за счет центробежных сил. Пар по распределительной трубе 8 движется к ее конденсационному концу 9, охлаждаемому в холодной полости 5 делящей вихревой трубы 3. Образующийся конденсат стекает по распределительной трубе 8 и равномерно разбрызгивается по длине вала через отверстия 10, расположенные на распределительной трубе 8 в испарительной зоне 7 тепловой трубы (полого вала) 6.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной установки следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленную систему при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в электромашиностроении, и может быть использовано для охлаждения электрогенераторов, а также электродвигателей закрытого исполнения;

- для заявленной системы в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “промышленная применимость”.

Claims

Система охлаждения электрической машины, содержащая источник сжатого воздуха с напорным трубопроводом, делящую вихревую трубу, имеющую в результате энергетического разделения две полости - горячую и холодную, и тепловую трубу, отличающаяся тем, что тепловая труба выполнена в виде вала электрической машины и снабжена распределительной трубкой, имеющей отверстия, расположенные в ее испарительной зоне, при этом конденсационный конец распределительной трубки помещен в холодную полость вихревой трубы.