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Perfectionnements à la ventilation des machines dynamo-électriques des transformateurs et machines analogues.
La présente invention concerne la ventilation des dynamos, dos transformateurs et des machines analogues.
Dans la pratique moderne il est devenu usuel, particuliè- rement dans le cas d'alternateurs à grande vitesse et de grande
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puissance, d'employer lo système de ventilation en circuit fer-,. mé, dans lequel l'air est conduit, après son passage dans l'él- ternateur, dans des réfrigérants appropriés, le même air étant mis an circulation de façon continue dans le même circuit.
Dans les machines de grande puissance de ce genre, les conduits nécessaires sont coûteux à fabriquer et à installer par suite de leurs grandes dimensions, tandis qu'on rencontre de grandes difficultés à trouver la place pour les loger.
Le but principal de la présente invention est de surmon- ter ces difficultés.
Poursuivant ce but, la présente invention consiste .en un système de ventilation du genre indiqué, dans lequel le fluide gazeux de refroidissement s'écoule en série dans plusieurs éta- gas de la dynamo, du transformateur ou de la machine équivalen-' te, et est soumis à un refroidissement intermédiaire entre ces étages.
Dans les dessins annexés: @
La figure I montre une vue longitudinale, pour la plus grande partie en coupe, d'un alternateur refroidi conformément à la présente ..invention.
La figure 2 est, pour ce qui concerne la moitié de gaucho, une vue en bout de l'alternateur représenté à la figure I et pour ce qui concerne la moitié de droite, une coupe transversa- le par la ligne 2-2 de la figurs.I.
La figure 3 montre, en coupe longitudinale à plus gran- de échelle, une forme modifiée de la disposition d'écran déwia- t 9ur,
La figure 4 est une coupe partielle par la ligne 4-4 db la figure 3.
La figure 5 est une coupe partielle par la ligne 5-5 de la figure 3.
La figure 6 montre une forme modifiée de l'invention en coupe transversale.
Les mêmes symboles de référence sont employés sur les
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différentes figures pour désigner des pièces correspondantes.
Les flèches de la figura I montrent la direotion géné- rale de la circulation de l'air.
Dans la mise en pratiqua de l'invention suivant la for- me de réalisation représentée aux figures et s'appliquant à un alternateur à induit fixe, les réfrigérants Al à A3 sont dispo- ses dans la fondation de la machine et l'air refroidi qui en sort est amené par un passage extérieur d'admission B, dont un bouclier d'extrémité 0 de l'alternateur peut constituer une paroi, à un conduit annulaire D d'où un ventilateur F monte sur l'arbre du rotor G refoule l'air dans l'espace entre le bou- clier d'extrémité C et la paroi d'extrémité H de la dynamo.
Après avoir refroidi les enroulements d'extrémité J de l'induit, qui sont disposés dans cet espace, l'air de refroidissement pas- se par les trous K de la paroi d'extrémité dans le premier Ll d'une série de conduits annulaires Ll à L5 qui sont disposés axialement et qui varient de section transversale pour s'adap- ter à la construction de la machine et entourent des zones ou des étages correspondants Ml à M5 des sections du noyau de l'ar- mature.
Dans toute la machine; ces sections sont pourvues de passages ou de conduits NI à N5 s'étendant radialement vers l'ex térieur à partir de l'intervalle d'air 0, et également de con- duits de liaison axiaux Pl à P5, de telle faon'que l'air de refroidissement indiqué plus haut est rejoint dans la premier conduit annulaire Ll par de l'autre air de refroidissement qui a circule radialement vers l'extérieur par les conduits NI. Les deux courants d'air ainsi réunis se rendent vers le bas dans une section de réfrigérant Al en passant transversalement à l'assise ou à la fondation de la machine, ce réfrigérant étant de n'importe quelle construction normale à tubes, pourvue de la boîte ou des boîtes usuelles à eau Q.
La première secton A1 de réfrigérant s'étend axialement sur la longueur du premier et du second conduits/annulaires Ll et L2 de sorte que l'air refroidi venant du conduit Ll et obligé
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de traverser le réfrigérant par des chicanes SI arpropriées, passa ensuite dans le second conduit annulaire L2 et radialement vers l'intérieur par les passages N2 entra les sections de noyau, d'où il se rand, au moyen des passages axiaux P2 et de l'interval- le d'air, vers le troisième conduit annulaire L3, le troisième et le quatrième conduits L3 at L4 correspondant au premier et au se- cond et étant de même pourvus d'une section de réfrigérant A2 avec des chicanes S2,
placée dans la fondation de la machine.
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Fiiialeriiant) dans l'exemple particulier de l'invention qui est décrit, l'air refroidi passe de la seconde section de réfrigérant A2 au cinquième et dernier étage m5 de sections de noyau, et de là au moyen du conduit annulaire correspondant L5 da.ns une section finale de réfrigérant A3 disposée longitudina-. lèvent à côté de celles décrites plus haut. De cette section da réfrigérant, l'air refroidi se rend dans le passage d'admission
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B décrit plus haut pour r8CO':gn09r le circuit.
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Le réfrigérant doit daus tcus les oas trB disposé da façon à emp90her quoi toute condensation superficielle se trans- porte jusque sur les enroulements tandis que les précautions
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OCl1.r;UGS tallas que le séchage do l'air de co:=iILient, l'emploi d'un r2:mt de dassioation dans la système ou d'autres moyens naloLu9s, peuvent être prises suivent 10G uesoins.
Des écrans oiroonférenti81s tels quia R p,3rtej1t <lRs sec- tiens de noyau RI, R2, situées respectivement entra les conduits
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annulaires L,1, L2 ot L3, L4 pouvant êtro prévus pour empêcher l'air de passer par l'intervalle d'air 0 sans s'acculer par les réfrigérants.
Suivant une modification préférée représentée aux figu- ras 3, 4 et 5, la dispositif d'écran consiste tout-,)fois en un
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tube T, da préférence en une matière non métallique oon#in9 du carton isolant ou de la bakelite, introduit dans le vide inté- rieur du stator, un. légal' jeu U étant laissé entre le tube T et
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le rotor 0.
Le tube T prend la forme d'un annaau : lainr comme on l'a indiqué à la figure 3 en T1, à l'endroit de la section
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de noyau RI et de même à l'endroit de la section de noyau R2, ou partout où des écrans sont nécessaires. mais en d'autres points de sa longueur. le tube T est pourvu de trous axiaux T2 et de perforations radiales T3 espacées de faon à cerrespon- dre avec les conduits N entre les sections de noyau, l'air sui- vant dans les différents conduits la direction indiquée plus haut à propos de la figure I.
Comme la montre la figure 6, les perforations longitu- dinales peuvent être remplacées par des rainures T4 s'étendant longitudinalement sur la surface extérieure du tube T, cesrai- nures concordant de préférence en largeur avec la configuration des sections M du noyau. Dans certains cas, les parois de fond des rainures peuvent être perforées comme on l'a représente en
T5.
Un semblable écran de forme tubulaire est solide et fa- aile à mettre en plaoe dans la vide du stator, de plus, par suite de sa forme et de l'absence de saillies, le rotor peut être introduit ou retiré longitudinalement sans être endommagé ni endommager le tube-écran ni le stator.
Comme on l'a décvit plus haut, la circulation sefait de préférence au moyen d'un ventilateur attaché comme on l'a indi- qué à l'arbre du rotor et disposé dans l'espace entre la bou- olier d'extrémité et la paroi d'extrémité de la dynamo, mais on peut employer des ventilateurs actionnés séparément ou bien des ventilateurs accouplés à l'arbre du rotor, tandis qu'en outre on peut faire circuler n'importe quel gaz approprié à la place d'air.
Grâce à la présente invention, au lieu de faire circuler par exemple 60.000 pieds cubes d'air par minute dans un altar- nateur avec les méthodes de refroidissement employées actuelle- ment et avec une chute de pression totale de oinq pouces d'eau, un volume d'air beaucoup moindre, s'élevant par exemple à 10.000 pieds cubes par minute) aveo une diminution résultante oonsidé- rable de la dimension des conduits nécessaires/ peut être .
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remployé avec une chute de pression totale de 22 pouces d'eua, la puissance nécessaire pour refouler l'air dans le système étant ainsi un peu moindre dans des cas comparables.
Par suite de la réduction de diffusions des grands oon- duits extérieurs, on réduit leur prix, et las frais d'établis- sement des fondations sont aussi réduits dans la forme de réa- lisation de l'invention décrite ci-dessus.
Bien qu'on ait décrit une forma do réalisation de l'in- vention en détail, il va de soi que la portée de l'invention est suffisamment large pour comprendre de nombreuses modifica- tions, pour ce qui concerne par exemple lc disposition des pas- sages effectifs de refroidissement et des réfrigérants) pourvu que l'air ou autre fluide de ventilation soit soumis à un re- froidissement intermédiaire lors de son passage dans la machi- ne.
REVENDICATIONS.
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I) - Un système de ventilation du genre indiqué, dans le- quel le fluide gazeux de refroidissement passe en séria dans plusieurs étages de la dynamo, du transformateur ou d'une machi- ne équivalente et est soumis à un refroidissement intermédiai- re entre ces étages, en substance comme décrit ci-dessus.
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Improvements to the ventilation of dynamo-electric machines, transformers and similar machines.
The present invention relates to the ventilation of dynamos, back transformers and similar machines.
In modern practice it has become customary, especially in the case of high speed and high speed alternators.
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power, to use the ventilation system in iron circuit ,. me, in which the air is conducted, after passing through the el- terator, in suitable refrigerants, the same air being circulated continuously in the same circuit.
In high power machines of this kind, the necessary conduits are expensive to manufacture and install owing to their large dimensions, while great difficulty is encountered in finding room to accommodate them.
The main object of the present invention is to overcome these difficulties.
Pursuing this object, the present invention consists of a ventilation system of the kind indicated, in which the gaseous cooling fluid flows in series in several stages of the dynamo, of the transformer or of the equivalent machine, and is subjected to intermediate cooling between these stages.
In the accompanying drawings: @
Figure I shows a longitudinal view, mostly in section, of an alternator cooled in accordance with the present invention.
Figure 2 is, with respect to the gaucho half, an end view of the alternator shown in Figure I and with regard to the right half, a cross section through line 2-2 of the figurs.I.
Figure 3 shows, in longitudinal section on a larger scale, a modified form of the dewia- t 9ur screen arrangement,
Figure 4 is a partial section taken on line 4-4 db in Figure 3.
Figure 5 is a partial section taken on line 5-5 of Figure 3.
Figure 6 shows a modified form of the invention in cross section.
The same reference symbols are used on the
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different figures to designate corresponding parts.
The arrows in figure I show the general direction of air circulation.
In the practice of the invention according to the embodiment shown in the figures and applying to a fixed armature alternator, the refrigerants A1 to A3 are provided in the foundation of the machine and the air cooled. which comes out is brought by an external intake passage B, of which an end shield 0 of the alternator may form a wall, to an annular duct D from which a fan F mounts on the shaft of the rotor G delivers the air in the space between the end shield C and the end wall H of the dynamo.
After cooling the end windings J of the armature, which are arranged in this space, the cooling air passes through the holes K in the end wall into the first L1 of a series of annular ducts. L1 to L5 which are arranged axially and which vary in cross section to suit the construction of the machine and surround corresponding areas or stages M1 to M5 of the core sections of the frame.
Throughout the machine; these sections are provided with passages or ducts NI to N5 extending radially outward from the air gap 0, and also with axial connecting ducts P1 to P5, in such a way that the cooling air indicated above is joined in the first annular duct L1 by the other cooling air which circulates radially outwards through the ducts NI. The two air streams thus united go downwards into a section of refrigerant A1 passing transversely to the bed or the foundation of the machine, this refrigerant being of any normal tube construction, provided with the box or usual water boxes Q.
The first refrigerant section A1 extends axially along the length of the first and second ducts / annulars L1 and L2 so that the cooled air coming from the duct L1 and forced
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to pass the refrigerant through appropriate SI baffles, then passed into the second annular duct L2 and radially inwardly through the passages N2 entered the core sections, from where it is rand, by means of the axial passages P2 and the 'air gap, towards the third annular duct L3, the third and the fourth ducts L3 and L4 corresponding to the first and the second and likewise being provided with a refrigerant section A2 with baffles S2,
placed in the foundation of the machine.
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Fiiialeriiant) in the particular example of the invention which is described, the cooled air passes from the second refrigerant section A2 to the fifth and last stage m5 of core sections, and from there by means of the corresponding annular duct L5 da. ns a final section of refrigerant A3 arranged longitudina-. rise next to those described above. From this refrigerant section, the cooled air flows into the intake passage
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B described above for r8CO ': gn09r the circuit.
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The refrigerant must in all cases be placed in such a way as to prevent any superficial condensation from being transported to the windings while the precautions
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OCl1.r; UGS tallas that the drying of the air of co: = iILient, the use of a r2: mt of assioation in the system or other nalu9s means, can be taken according to 10G needs.
Screens oiroonferenti81s such that R p, 3rtej1t <lRs core sec- tions RI, R2, located respectively between the conduits
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annulars L, 1, L2 ot L3, L4 can be provided to prevent air from passing through the air gap 0 without accumulating by the refrigerants.
According to a preferred modification shown in Figures 3, 4 and 5, the screen device consists all -,) times of a
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tube T, preferably of a non-metallic material or insulating cardboard or bakelite, introduced into the interior vacuum of the stator, a. legal 'game U being left between the tube T and
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rotor 0.
The tube T takes the form of an annaau: lainr as indicated in figure 3 in T1, at the location of the section
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RI kernel and likewise at the location of the R2 kernel section, or wherever screens are needed. but at other points along its length. the tube T is provided with axial holes T2 and radial perforations T3 spaced so as to correspond with the ducts N between the core sections, the air following in the different ducts the direction indicated above with regard to the figure I.
As shown in Figure 6, the longitudinal perforations may be replaced by T4 grooves extending longitudinally on the outer surface of the tube T, these grooves preferably matching in width with the configuration of the M sections of the core. In some cases, the bottom walls of the grooves can be perforated as shown in
T5.
Such a tubular shaped screen is strong and easy to fit into the stator vacuum, moreover, due to its shape and the absence of protrusions, the rotor can be inserted or withdrawn lengthwise without being damaged or removed. damage the screen tube and the stator.
As noted above, the circulation is preferably effected by means of a fan attached as indicated to the rotor shaft and disposed in the space between the end shield and the end wall of the dynamo, but separately actuated fans or fans coupled to the rotor shaft can be used, while in addition any suitable gas can be circulated instead of air .
By virtue of the present invention, instead of circulating, for example, 60,000 cubic feet of air per minute through an alternator with the cooling methods presently employed and with a total pressure drop of five inches of water, a much less air volume (eg 10,000 cubic feet per minute) with a resulting substantial decrease in the size of the ducts required / may be.
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re-used with a total pressure drop of 22 inches of eua, the power required to force the air into the system thus being somewhat less in comparable cases.
As a result of the reduction in scattering from the large outdoor waves, their price is reduced, and the cost of establishing the foundation is also reduced in the embodiment of the invention described above.
Although one embodiment of the invention has been described in detail, it goes without saying that the scope of the invention is sufficiently broad to include numerous modifications, for example as regards the arrangement of the parts. effective cooling and refrigerant passages) provided that the air or other ventilation fluid is subjected to intermediate cooling as it passes through the machine.
CLAIMS.
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I) - A ventilation system of the type indicated, in which the gaseous cooling fluid passes in series in several stages of the dynamo, of the transformer or of an equivalent machine and is subjected to an intermediate cooling between these floors, in substance as described above.