Kühleinrichtung elektrischer Maschinen. Durch die Anordnung von wasserge kühlten Kühlkörpern zwischen den Blech paketen des Ständereisens elektrischer Ma schinen kann die Belastungsfähigkeit, also die spezifische Leistung dieser Maschinen wesentlich gesteigert werden. Für die Was serkühlung des Läufers ist es jedoch nicht gelungen, eine vollkommen befriedigende Lö sung zu finden, so dass es zweckmässiger er scheint, für den Läufer, sowie für die Spulen köpfe die Luftkühlung weiter beizubehalten. Selbstverständlich könnte man neben der Luftkühlung auch eine Wasserkühlung für den Läufer vorsehen.
Es ist ferner zweckmässig, die Kühlluft in geschlossenem Kreislaufe durch die Ma schine zu führen, um die Reinheit der Luft zu gewährleisten. Um aber bei etwaigen Maschinenbränden den Schaden auf das Mindestmass herunterzudrücken, ist es wün schenswert, die kreisende Menge der Kühl luft so gering als möglich zu bemessen. Ge mäss der Erfindung ist die Kühleinrichtung derart beschaffen, dass die Wasserkühlung des Ständers gleichzeitig die Kühlung der vom Läufer abziehenden warmen Luft be wirkt, so dass die Kühlluft ihren Kreislauf innerhalb des Maschinengehäuses vollführen kann.
Dies wird im Sinne der Erfindung da durch erreicht, dass ausser den wasser gekühlten Körpern zur Kühlung der Kühl luft dienende Luftkanäle derart angeordnet sind, dass mindestens ein Teil der Begren zungswände der Luftkanäle und der mit dem zu kühlenden Ständereisen in wärmeleitender Verbindung stehende Kühlkörper beiden ge meinsam ist.
In der Zeichnung sind mehrere Aus führungsbeispiele der neuen Kühleinrichtung dargestellt.
Abb. 1 zeigt den Querschnitt einer mit der neuen Kühleinrichtung ausgerüsteten Maschine, Abb. 2 einen radialen Schnitt des Kühl körpers und Abb. 3 einen Schnitt gemäss der Linie 3-3 der Abb. 2; Abb. 4 und 5 zeigen abgeänderte Aus führungsformen des Kühlkörpers in einem der Abb. 3 entsprechenden Schnitt; Abb. 6 zeigt einen radialen Schnitt des gekühlten Ständereisens nach der Lnie 6-6 der Abb. 5;
Abb. 7 und 8 zeigen weitere Ausfüh rungsformen des Kühlkörpers in einer der Abb. 5 ähnlichen Darstellung: Abb. 9 und 10 zeigen eine besonders leicht ausführbare und wirksame Ausfüh rungsform der Kühleinrichtung an einem Teil des Ständereisens in radialem Längs schnitt bezw. im Querschnitt gemäss der Linie 10-10 der Abb. 9; Abb. 11 ist eine Abänderung dieser letz teren Ausführungsform im ,Schnitt nach der Linie 11-11 der Abb. 10;
Abb. 12 zeigt den Anschluss der Kühl rohre in einem zur Welle der mit der Kühl einrichtung ausgerüsteten Maschine senk rechten Schnitt; Abb. 13 und 14 sind Querschnitte gemäss den Linien 13-13 bezw. 14-14 der Abb. 12 in grösserem Massstabe.
Gemäss Abb. 1 ist<I>a</I> der Läufer und<I>b</I> der Ständer der Maschine, dessen Eisen körper aus einzelnen Blechstapeln zusammen gesetzt ist. Zwischen den einzelnen Blech stapeln sind in an und für sich bekannter Weise hohle flachringförmige Kühlkörper e eingesetzt, die beispielsweise den in Abb. 2 in grösserem Massstabe gezeigten Querschni;,t besitzen.
Der Hohlraum der Kühlkörper r ist an zwei oder mehreren Stellen mit Ver- teilungs- bezw. Sammelkanälen d, e ver bunden, die an Flüssigkeitszu- bezw. Ab leitungen<I>f , g</I> angeschlossen sind.
Das Kühl wasser tritt bei fein, wird durch die Ver- teilungska-nä.le d den einzelnen Kühlkörpern < ; zugeführt, durchfliesst diese und strömt durch Sammelkanäle e. dem Abfluss 9 zu, um entweder abzufliessen, oder durch einen Kühler hindurch in geschlossenem Kreislaufe wieder dem Einströmungsauschluss f zuge führt zu werden. Bei geschlossenem F lüssig- keitskreislaiuf kann man zur Kühlung zweck- mässigerweise destilliertes Wasser, zum Bei spiel Kondenswasser einer Dampfanlage, ver wenden.
Die Kühlkörper gemäss Abb. 2 und 3 sind aus zwei ,gepressten Blechen h. lt <I>zu-</I> sammengestellt, die am Flansch h, mitein ander verseliweisst sind. An dem innern Umfang können die gepressten Blechringqh den Zähnen cles Ständereisens entsprechend ausgeschnittene Fortsätze lal erhalten, die mit dem entsprechend gezähnten U-förmigen Ein satzring 162 verschweisst sind.
Zur Versteifung gegen achsialen Druck dienen die Einsätze i, die in der aus der Abb. 1 ersichtlichen Weise konzentrisch an geordnet sind. Die gegenseitige Lage dieser Einsätze i kann durch angeschweisste ra diale Rippen ;j (Abb. 3) gesichert werden, die in Ausbuchtungen der Seitenwände h des Kühlkörpers liegen.
Hierdurch entstehen Rippen k, welche einerseits die Wärmeab führung aus dem Ständereisen in den Kühl körper vermitteln, anderseits aber zwischen dem Kühlkörper und dem Ständereisen Luft spalte entstehen lassen, durch welche die Kühlluft des Läufers hindurchströmt und ihre Wärme abgibt, so dass die Kühlluft, ohne das Gehäuse der Maschine zu verlassen, im geschlossenen Kreislauf unmittelbar wie der zum Läufer zurückgeführt werden kann. Infolge dieser Anordnung wird neben der äusserst wirksamen Kühlung des Ständers auch eine ausreichende Kühlung der Kühl luft des Läufers erzielt, um die im Innern des Maschinengehäuses befindliche Luft menge zur Läuferkühlung benützen zu kön nen.
Die von der Aussenluft abgesperrte krei sende Kühlluftmenge wird dadurch so ge ring, dass bei in der Maschine auftretenden Bränden die vorhandene Luftmenge aufge zehrt wird, bevor noch grössere Schäden ein treten könnten.
Bei dem in Abb.2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die zwischen den Rippen k entstehenden Luftspalte an der einen Seite des Kühlkörpers, während die andere Seite desselben seiner ganzen Aus dehnung nach mit dem Ständereisen in un mittelbarer Berührung steht.
Abb.4 zeigt dagegen eine Abänderung des Kühlkörpers in einem der Abb. 8 ent sprechenden Schnitt, bei der die zwischen den Blechpaketen b,, b, des Ständereisens eingelegten Kühlkörper c mit angegossenes: Kühlrippen k versehen sind, durch die zwi schen dem zu kühlenden Ständereisen G, und der Wandung lt, des Kühlkörpers die Luftspalte l entstehen. Die Rippen k können zweckmässig bei allen Ausführungsformen an beiden Seiten lt, lt des Kühlkörpers ange ordnet sein.
Abb. 5 und 6 zeigen ein Ausführungs beispiel, bei dem die Kühlkörper aus einer Anzahl flacher Röhren c, gebildet sind, die einen annähernd parallelopipedischen Quer schnitt besitzen. Die Rippen k werden durch Ausbuchtung der Röhren gebildet.
Gemäss Abb. 7 sind die Ausbuchtungen bezw. Rippen k abwechselnd an den beiden Seiten der Röhren c angebracht.
Abb. 8 zeigt eine Variante, bei welcher anstatt oder neben den äussern Kühlluft kanälen l durch die Mitte des Kühlkörpers c hindurch Kühlkanäle m, für die Luft hin durchgeführt sind.
Wie aber aus dieser Abbildung ersicht lich, ist diese Anordnung weniger zweck mässig als die vorhergehenden, weil bei im Innern. des Kühlkörpers liegenden Luft kanälen die Stärke des Kühlkörpers in der Achsenrichtung der Maschine vergrössert wird.
Gemäss der in Abb. 9 und 10 dargestell ten Ausführungsform ist die der Kühlluft gebotene Kühlfläche wesentlich vergrössert. Hier sind b, b zwei benachbarte Blech stapel des Ständereisens, zwischen denen der wassergekühlte Kühlkörper c liegt, der zum Beispiel aus einer Anzahl konzentrischer, flachgedrückter Rohre besteht. Die an den Kühlkörper c angrenzenden Bleche b,, b, des Ständereisens sind mit radialen Schlitzen r versehen, zwischen denen Stege t entstehen. Die Stege t liegen an dem Kühlkörper c an und vermitteln die Wärmeableitung zwischen dem übrigen Teil des Ständereisens und dem Kühlkörper.
Die Schlitze r sind so lang, dass sie an beiden Enden über den innern Rand u bezw. den äussern Rand v des Kühlkörpers c hinausragen. Dadurch entstehen Eintritts öffnungen q für den in der Pfeilrichtung fliessenden Ventilationsluftstrom der Ma schine. Die an den Öffnungen q eintretende warme Luft streift längs der durch die Schlitze r gebildeten Kanäle, wird in den selben wirksam abgekühlt und tritt an den Öffnungen s wieder in den zwischen den beiden Blechstapeln<I>b, b</I> befindlichen Spalt w ein, um durch diesen den Ständer zu ver lassen und in abgekühltem Zustande wieder den mit Luft zu kühlenden Teilen ,der Ma schine zuzufliessen.
Die durch die Schlitze r entstehenden Luftkanäle sind einerseits durch die Vollbleche des Ständereisens und ander seits durch die Kühlkörper c begrenzt. Da die Blechstapel b durch die Vermittlung der dünnen Rippen t in unmittelbarer wärme leitender Verbindung mit dem Kühlkörper c stehen, so erhalten die Blechstapeln b eine gute Kühlung, und auch die abzukühlende Luft gelangt mit kalten Wänden in Be rührung.
Gemäss der in Abb. 1l. und an der linken Seite der Abb. 10 dargestellten Variante sind zwischen dem Bleche b2 des Ständer eisens, welches die an den Kühlkörper c an grenzenden Luftkanäle r begrenzt, und dem übrigen Teil b des Blechstapels gut wärmne- leitende, metallische, radiale Abstandsrippen X angeordnet. Zwischen diesen Rippen X entstehen radiale Luftspalte y, die allseitig durch gut gekühlte Wände begrenzt sind.
Die Rippen X können auch aus dem dem vollen Blech b_. benachbarten nächsten Blech ausgestanzt sein, welches dann genau so aus gestaltet ist, wie das erste Blech b,, während in dem zwischen den mit radialen Schlitzen versehenen beiden Blechen liegenden Blech b2, die an der linken Seite der Abb. 10 er sichtlichen runden Löcher z, und Ein schnitte zf! ausgestanzt sind, die an den innern bezw. äussern Enden der radialen Schlitze liegen.
Infolgedessen strömt die bei q eintretende Luft nur zum Teil durch die Spalte r, während sie zum andern Teil durch die Löcher z, in die Spalte y tritt, um an dem äussern Ende dieser Spalte durch die Einschnitte z., aus dem Ständereisen aus treten zu können. Selbstverständlich können mehrere Ständerbleche abwechselnd mit Schlitzen r und mit Löchern z, bezw, Ein schnitten z-# versehen sein. Dadurch, dass die Luftspalte r, y in zwei Ebenen verteilt sind, wird die Wärmeübergangsfläche zwischen Eisen und Luft verdoppelt.
Die konzentrischen Kanäle desselben Kühlkörpers an ihren Enden sollen zweck mässig in der Weise mit den Verteilungs- bezw.Sammelkanälen d und e (Abb. 1) ver bunden sein, dass die Anschlussstellen dieser Kühlkanäle einzeln verschlossen werden können, um beim Leckwerden einzelner Kanäle diese auszuschalten.
Abb. 12 zeigt nun eine besonders zweck mässige Ausführung dieser Einrichtung. Die einzelnen Kühlkörper bestehen aus Rohren c1, die aus dem zu kühlenden aktiven Ständereisen herausragen und an ihren En den C einen kreisförmigen Querschnitt (Abb. 13) besitzen, an dem zwischen den Blech stapeln des Ständers liegenden Teil aber wesentlich in der aus Abb. 9 und 14 ersicht lichen Weise flachgedrückt sind.
Die Enden C .der Kühlrohre sind in Löcher des Bodens der kastenförmigen Ver- teilungs- bezw. Sammelkanäle d bezw. e eingebördelt. Nach Entfernen der abnehm baren Deckel dl bezw. e, der Verteilungs- bezw. Sammelkanäle kann man die Hün- dungen -der schadhaften Kühlrohre mittelst irgend eines geeigneten Pfropfens zustopfen.
Bei der in Abb. 1. dargestellten Einrich tung erfolgt der Eintritt bezw. Austritt der Kühlflüssigkeit an zwei diametral liegenden Stellen des Ständers. Die Anordnung kann aber auch dahin abgeändert werden, dass das Wasser nicht an einem Bogen von 180 , sondern an einem grösseren Bogen um den Ständer läuft, gegebenenfalls, wie in Abb. 12 veranschaulicht, den Ständer ganz um kreist, so dass sowohl der Eintritt, als der Aus tritt der Kühlflüssigkeit etwa an der tiefsten Stelle des Ständergehäuses liegt.
Selbstver- ständlich können die Kühlkörper auch aus kürzeren Segmenten bestehen.
Damit das Luftfassungsvermögen des Maschinengehäuses auf das Mindestmass herabgedrückt wird, ist dasselbe zweckmä- ssigerweise, wie aus Abb. 1 und 12 ersicht lich, zur Aufnahme der Anschluss-, Sammel- und Verteilungsleitungen mit Ausbuchtungen p ausgerüstet, deren Anzahl sich nach der jeweiligen Anordnung dieser Teile richtet.