SU847447A1

SU847447A1 - Enclosed blowed electric machine with evaporative cooling

Info

Publication number: SU847447A1
Application number: SU792800442A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Кравченко; Сергей Александрович Баранов; Александр Николаевич Шапчиц; Валерий Владимирович Пуховский
Original assignee: Могилевский Машиностроительный Институт
Priority date: 1979-07-23
Filing date: 1979-07-23
Publication date: 1981-07-15

Description

Изобретение относится к электротехнике, к системам охлаждения обдуваемых ' машин.The invention relates to electrical engineering, to cooling systems blown 'machines.

Известны электрические машины с испарительным охлаждением, содержащие полый вал и выполненный в виде тепловой ® трубки вентилятор-теплообменник [TJ.Known electrical machines with evaporative cooling, containing a hollow shaft and made in the form of a heat ® tube fan-heat exchanger [TJ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является закрытый обдуваемый электродвигатель, содержащий оребренный корпус, статор, подшипниковые щиты, ротор и выполненные с полостями, сообщающимися между собой, вал и вентилятор—теплообменник, причем в полости вентилятора установлен напорный элемент, осуществляющий циркуляцию теплоносителя по указанным полостям,The closest in technical essence to the proposed one is a closed blown electric motor containing a finned housing, a stator, bearing shields, a rotor and made with cavities in communication with each other, a shaft and a fan-heat exchanger, and in the cavity of the fan a pressure element is installed that circulates the coolant according to the indicated cavities

При работе электрической машины теплоноситель, находящийся в полости вала, испаряется, образовавшийся пар & переносит тепло в полость вентилятора, на внутренней поверхности которого и конденсируется. Сконденсированная жидкость центробежными силами, при враще — нии ротора, отбрасывается в периферийную часть полости вентилятора и напорным элементом подается в полость вала f 2]. Недостатком такой конструкции является невысокая теплоотдача при конденсации пара в полости вентилятора-теплообменника.During the operation of the electric machine, the coolant in the shaft cavity evaporates, the steam generated & transfers heat to the fan cavity, on the inner surface of which it condenses. Condensed liquid by centrifugal forces, when the rotor rotates, is discarded into the peripheral part of the fan cavity and is supplied by the pressure element to the shaft cavity f 2]. The disadvantage of this design is the low heat transfer during condensation of steam in the cavity of the fan-heat exchanger.

При нагревании в полости вала жидкость испаряется, образовавшийся пар устремляется в полость вентилятора. При соприкосновении пара с внутренней поверхностью вентилятора, происходит пленочная конденсация. Конденсат смачивает всю поверхность и образует на ней непре-* рывную жидкую Изолирующую пленку, ко— торая оказывает значительное сопротивление тепловому потоку, причем конденсат становится до некоторой степени переохлажденным и последующая конденсация пара происходит на границе раздела конденсат-пар. Под. действием центробежных сил образовавшийся непрерывный ламинарный поток конденсата стекает в периферийную часть полости вентилятора. СкрыWhen heated in the shaft cavity, the liquid evaporates, the resulting steam rushes into the fan cavity. When steam comes into contact with the internal surface of the fan, film condensation occurs. The condensate wets the entire surface and forms a continuous liquid Insulating film on it, which provides significant resistance to the heat flux, the condensate becoming somewhat supercooled and subsequent condensation of the vapor occurs at the condensate-vapor interface. Under. the action of centrifugal forces, the resulting continuous laminar condensate stream flows into the peripheral part of the fan cavity. Hide

647447 тая теплота конденсата передается охлажденной поверхности вентилятора теплопроводностью через пленку конденсата. Теплоотдача в значительной степени определяется толщиной изолирующей пленки и чем боль- 5 ше толщина пленки, тем, ниже теплоотдача при конденсации пара.647447 The condensate melt is transferred to the cooled surface of the fan through heat conduction through the condensate film. The heat transfer is largely determined by the thickness of the insulating film, and the larger the film thickness, the lower the heat transfer during vapor condensation.

Цель изобретения - повышение интенсивности охлаждения путем повышения теплоотдачи при конденсации пара в по-, 10 л ост и вентилятора—теплообменника.The purpose of the invention is to increase the intensity of cooling by increasing heat transfer during condensation of steam in, 10, and a fan-heat exchanger.

Указанная цель достигается тем, что в электрической машине, содержащей , полый вентилятор, установленный на ваду_ йснабжённый независимым приводом, внут- 15 ренняя вертикальная поверхность вентиля- тора имеет пустотелые конусообразные выступы, которые образуют ряд концентрических окружностей относительно оси вала, причем конусы первых двух окруж- 20 ностей от оси вала одинаковы по высоте и расположены в шахматном порядке, а конусы каждой последующей пары окруж— ' ностей от оси вала меньше предыдущей пары по высоте и расположены аналогич- ²⁵но.This goal is achieved by the fact that in an electric machine containing a hollow fan mounted on a vadu equipped with an independent drive, the internal vertical surface of the fan has hollow conical protrusions that form a series of concentric circles relative to the axis of the shaft, and the cones of the first two circles - 20 NOSTA from the axis of the shaft are the same height and are staggered, and each successive pair of cones circumference 'NOSTA shaft from the axis less than the previous height pairs and are arranged similar ²⁵ but.

На фиг. 1 схематически представлена электрическая машина, продольный разрез; на фиг. 2 - вентилятор-теплообменник, поперечный разрез. ³⁰ In FIG. 1 schematically shows an electric machine, a longitudinal section; in FIG. 2 - fan-heat exchanger, cross section. ^thirty

Электродвигатель включает оребренный корпус 1, подшипниковые щиты 2, пакет статора 3 с обмоткой 4, ротор 5 с полым валом 6. На валу двигателя установлен полый вентилятор-теплообменник 7, вну- ³⁵три которого размещен напорный элементThe electric motor includes a finned housing 1, bearing shields 2, a stator package 3 with a winding 4, a rotor 5 with a hollow shaft 6. A hollow fan-heat exchanger 7 is installed on the motor shaft, ³⁵ inside of which there is a pressure element

8, укрепленный на коаксиальном цилиндре8 mounted on a coaxial cylinder

9, находящимся в полости вала. Вентиля- тор-теплообменник имеет независимый привод 10, а на вертикальной внутренней ⁴⁰поверхности его находятся пустотелые конусообразные выступы 11, расположенные по концентрическим окружностям в шахматном порядке и имеющие разные высоты. ... ⁴⁵ 9 located in the cavity of the shaft. The fan-heat exchanger has an independent drive 10, and on its vertical inner ⁴⁰ surface there are hollow conical protrusions 11 located in staggered circles in staggered circles and having different heights. ... ⁴⁵

Система охлаждения электрической машины работает следующим образом.The cooling system of an electric machine operates as follows.

При работе электрической машины теплоноситель, находящийся в полости вала, превращаясь в пар, устремляется ⁵⁰в полость вентилятора. Пар при соприкосновении с внутренней поверхностью вентилятора конденсируется. Конденсируясь на охлаждаемой поверхности конусов, конденсат при вращении вентилятора форми- ⁵⁵руется в капли, которые стекают к вершинам конусообразных выступов, где увеличиваются за счет дальнейшей конден сации в них пара, до тех пор, пока под действием центробежных сил не оторвутся от поверхности в периферийную часть полости вентилятора. В момент отрыва капель часть поверхности конусов становится чистой, т.е. не покрыта жидкой изолирующей пленкой конденсата, а поскольку конусообразных выступов много и процесс конденсации непрерывный, то значительная часть внутренней поверхности вентилятора оказывается не покрыта изолирующей пленкой конденсата, происходит чередование сухих и мокрых участ—⁴ков охлаждаемой поверхности, что аналогично капельной конденсации пара, которая обладает самой высокой интенсивностью теплоотдачи. Напорный элемент возвращает конденсат из периферийной каста полости вентилятора в полость вала и процесс повторяется.During the operation of an electric machine, the coolant in the shaft cavity, turning into steam, rushes ⁵⁰ into the fan cavity. Steam condenses upon contact with the inside of the fan. Condensing on the cooled surface of the cones, when the fan rotates, ^{55 is} formed into droplets that flow to the tops of the conical protrusions, where they increase due to further condensation of the vapor in them, until they are separated from the surface by the action of centrifugal forces part of the fan cavity. At the moment of droplet separation, a part of the surface of the cones becomes clean, i.e. is not covered with a liquid insulating film of condensate, and since there are many conical protrusions and the condensation process is continuous, a significant part of the fan’s inner surface is not covered by an insulating film of condensate, dry and wet areas alternate — ⁴ sections ^{of the} cooled surface, which is similar to vapor condensation, which has the highest heat transfer rate. The pressure element returns condensate from the peripheral casting of the fan cavity to the shaft cavity and the process is repeated.

Выполнение внутренней охлаждаемой поверхности вентилятора-тёплообменника с конусообразными выступами приводит при вращении вентилятора к капельной конденсации пара, теплоотдача которой гораздо выше, чем в случае пленочной конденсации в известном устройстве.The implementation of the internal cooled surface of the fan-heat exchanger with conical protrusions leads to a drop condensation of steam when the fan rotates, the heat transfer of which is much higher than in the case of film condensation in the known device.

II

Claims

This heat of condensate is transferred to the cooled surface of the fan by thermal conductivity through a film of condensate. Heat transfer is largely determined with the thickness of the insulating film and the greater the film thickness, the lower the heat transfer during vapor condensation. The purpose of the invention is to increase the intensity of cooling by increasing heat transfer during steam condensation in the area of the fan exchanger. This goal is achieved by the fact that, in a zoochemical machine containing a hollow fan mounted on a wall ;; and equipped with an independent drive, the inner vertical surface of the fan has hollow tapered protrusions that form a series of concentric circles with respect to the shaft axis; the first two circles from the shaft axis are the same in height and arranged in a staggered order, and the cones of each subsequent pair of circles from the shaft axis are smaller than the previous pair in height and are similar. FIG. 1 is a schematic representation of an electric machine; a longitudinal section in FIG. 2 - ventilator H) -Charger, cross section. The motor includes finned housing 1, bearing shields 2, stator pack 3 with winding 4, rotor 5 with hollow shaft 6. On the motor shaft there is a hollow fan-heat exchanger 7, inside of which is placed a pressure element 8 mounted on a coaxial cylinder 9 located in the cavity of the shaft. The fan-heat exchanger has an independent 1O drive, and on the vertical inner surface there are hollow cone-shaped protrusions 11 arranged in concentric circles in a staggered order and having different heights ... The cooling system of the electric machine works as follows. When the electric machine is in operation, the coolant inside the shaft cavity turns into steam and rushes into the cavity of the fan. The vapor in contact with the inner surface of the fan is condensed. Condensing on the cooled surface of the cones, the condensate, when rotating the spinner, forms into droplets that flow to the tops of the cones-shaped protrusions, where they increase due to further condensation of the steam in them, until the centrifugal forces detach the surface The peripheral part of the drier is a fan. At the moment of separation, the apel surface part of the cones becomes clean, Because the conical protrusions are many continuous condensation processes, the primary part of the inner surface of the fan is not covered with the condensate zolocating film, the dry and wet areas of the surface being cooled alternate, which is similar to condensed vapor condensation, which has the Highest intensity. heat transfer. The pressure element returns condensate from the peripheral Part of the fan cavity to the shaft cavity and the process is repeated. The execution of the internal cooled surface of the fan-heat exchanger with cone-shaped protrusions leads to the condensation of steam during the rotation of the fan, the heat transfer of which is much higher than in the case of film condensation in a known device. The invention is closed by a blown electric machine with evaporative cooling, comprising a finned housing, a stator with a winding and a rotor including a hollow shaft communicating with each other and a fan having a cavity with vertical surfaces, in which a pressure element is installed, circulating a heat transfer fluid along said lines cavity, characterized by the fact that, in order to increase the intensity of cooling, the surfaces of the cavity of the fan are vertically equipped with hollow cone-shaped protrusions, which are located in concentric relation to the shaft axis circumferences are staggered such that the cones of two adjacent circles have the same height, and each successive pair of cones circumferences of the shaft axis have a lesser height than the cones predschuschey circles. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate N9 524279, cl. H O2 K 9 / 2O, 1976.

2. USSR author's certificate number 499631, cl. And О2 К 9 / 2О, 1976.

one

LTP

(. 1 A-A

eleven