Einrichtung zum Schutze gegen Undichtheiten bei Luftkühlern von elektrischen Maschinen. Bei modernen Turboalternatoren bildet oft der Turboalternator mit dem Luftumlauf- kühler ein Ganzes. Diese Anordnungsart der Kühler hat eine Reihe von Vorteilen, doch muss die elektrische Maschine gegen even tuelles Eindringen von Wasser infolge Un- dichtheiten der Kühler gründlich geschützt werden.
Eine vollkommene Sicherung gegen das Eindringen von Wasser aus den Küh lern in die elektrische Maschine bietet die den Gegenstand vorliegender Erfindung bil dende Einrichtung zum Schutze gegen Un- dichtheiten bei mit elektrischen Maschinen zusammengebauten Luftkühlern.
In der Zeichnung ist eine Ausführungs form des Erfindungsgegenstandes beispiels weise dargestellt.
Es bezeichnet T den Turboalternator mit dem am Statorgehäuse anmontierten Luft umlaufkühler R. Das Wasser wird diesem Kühler durch die Rohrleitung A zugeleitet, in welche eine Speisepumpe C und ein. Regu lierschieber V, eingebaut sind. Das Warm wasser fliesst durch die Rohrleitung B ab, in welche der Schieber VZ eingeschaltet ist.
Die elektrische Maschine T ist gegen das Ein dringen von Wasser aus dem Kühler R ge schützt, dadurch, dass die Rohrleitungen A und B mit dem Kühler R einen Heber bil den und der Druck im Wasserraum des Küh lers R unter dem atmosphärischen Druck liegt. Es wird dabei das Wasser bei Undicht- heit des Kühlers aus,den Rohren nicht in .den Luftstrom und damit .in den Generator ein dringen, sondern die atmosphärische Luft aus der Umgebung wird in den Wasserraum des Kühlers gesaugt.
Auf diese Weise wird der Generator vor Undichtheiten des Kühlers vollkommen geschützt. Das Rohr D verbin det .den Wasserraum des Kühlers mit der Vakuumpumpe der Kondensation der Tur bine, es könnte den Wasserraum auch mit einer eigenen Hilfsvakuumpumpe verbinden.
In das Rohr D ist ein Rückschlag- oder ein Mehrwegventil eingebaut, welches ein Ab schliessen des Wasserraumes des Kühlers gegen die Vakuumpumpe ermöglicht, resp. in den Waeserraum des Kühlers Luft aus der Atmosphäre in dem Falle einlässt, wenn das Wasser aus dem Kühler abgelassen werden soll,. Das Rohr D, welches den Wasserraum des Kühlers mit der Vakuumpumpe verbin det, dient nur dazu, bei der Inbetriebsetzung des Kühlers das Vakuum in dem Wasser raum zu erzeugen. Bei weiterem Betrieb wird das Rohr D geschlossen.
Bei der In betriebsetzung werden die Schieber V1 und VZ gesperrt und das Rohr D, welches zu der Vakuumpumpe führt, geöffnet. Ferner wird die Pumpe C angelassen. In dem Waeser- raum des Kühlers wird durch die Vakuum pumpe ein Unterdruck erzeugt. Wenn ein be- stimmter Unterdruck erreicht ist, wird der Schieber V1 geöffnet, so dass das Wasser den ganzen Wasserraum des Kühlers unter Wir kung der Pumpe c allmählich ausfüllt. Nach her wird auch der Schieber V._ geöffnet, und das Wasser beginnt, von der Pumpe c ge fördert, durch den Kühler zu strömen.
Wenn die normale Betriebsströmung des Wassers erreicht ist, wird,das Rohr D abgesperrt. Der Kühler arbeitet nun normal, wobei die Pumpe c das Wasser durch den Wasserraum des Kühlers fördert.
Um mit der ,dargestellten Einrichtung den erforderlichen Unterdruck im Wasserraum .des- Kühlers zu erzielen und aufrecht zu er halten, müssen die nachstehenden Bedin gungen erfüllt sein. Zur Feststellung dieser Bedingungen wird der Wasserkühler einer seits bei Inbetriebsetzung, anderseits beim eigentlichen Betrieb in Betracht gezogen.
Man bezeichnet den atmosphärischen Druck, ausgedrückt in Metern Wassersäule, mit dem Buchstaben ho, -die hydrostatische Höhe in der Zuleitung mit h, und in .der Ableitung mit h2, den absoluten Druck im Kühler mit ja,. Weiters sei die Druckhöhe der Pumpe C bei geschlossenem Schieber V1 gleich laeo und bei ganz geöffnetem Schieber V1 gleich h,
. Die hydraulischen Verluste im Wasserumlauf sind wobei<B>9</B> die diesbezizglicben, .den
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einzelnen Teilen des Wasserumlaufes entsprechenden Verlustkoeffizienten bedeu ten und u die diesbezüglichen Wasser- geschwindigkeiten sind.
Zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Unterdruckes im Wasserraum ödes mit der Vakuumpumpe verbundenen dargestellten Kühlers während der Inbetriebsetzung muss für die Druckhöhe, der Pumpe die Beziehung gelten h.. < h1 (7-) das heisst die Druckhöhe der Pumpe C bei Leerlauf, also bei geschlossenem Schieber V:, muss beim Anlassen kleiner sein als die hydrostatische Höhe h1 in der Wasserzulei tung.
Der Unterdruck hä lar in der Wasser kammer muss, wenn,der Schieber V, geöffnet wird, der Bedingung entsprechen: ho <I>-</I> h, #:
- jti <I>-</I> hco Der Unterdruck in der Wasserkammer des Kühlers muss also den Unterschied zwischen der hydrostatischen Höhe der Zuleitung h1 und,der Druckhöhe der Pumpe h", beim An lassen der Pumpe überwinden, damit das Wasser überhaupt in den Wasserraum des Kühlers fliesst.
Während der Inbetrieb- setzung des Kühlers füllt man mittels der Pumpe C den Kühler und die Zu- und Ab leitung bis zum Schieber V@ mit Wasser. Wird dann dieser Schieber V. geöffnet, ent steht durch die Wirkung der Pumpe ein Strömen des Wassers durch den Kühler.
In diesem Falle wird
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das heisst,die Förderbö he der Pumpe C muss den um die hydraulischen Abfälle im Wasserumlauf vergrösserten Unterschied zder hydrostatischen Höhen bei Zu- und Abfluss des Wassers überwinden. Damit im Kühler dauernder Unterdruck herrscht, gilt noch ausserdem für die Förderhöhe der Pumpe C bei ganz offenem .Schieber V, die folgende Bedingung:
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wobei cp, der Verlustkoeffizient in der Zu leitung ist.
Die statische Höhe in der Ab leitung muss endlich so gewählt werden, dass kein Zerreissen der Wassersäule entsteht, das heisst:
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oder die hydrostatische Höhe in der Ablei tung h_ muss kleiner sein als der um die hydraulischen Abfälle in der Ableitung ver grösserte atmosphärische Druck in<B>in</B> Wasser säule.
Die Bedingungen (1) bis (5) müssen er füllt werden, wenn der Kühler in Betrieb gesetzt und eine richtige Zirkulation des Wassers ohne irgendeine Unterbrechung der Wassersäule in an die Vakuumpumpe an geschlossenen Kühler mit einem Unterdruck im Wasserraum erreicht werden soll. Ent steht in diesem Fall eine .Störung in der Dichtung des Kühlers, tritt Luft in den Wasserraum des Kühlers ein, das Vakuum wird gestört, und das Wasser sinkt unter den Kühler, wodurch dessen Tätigkeit eingestellt wird.
Eine nicht .dargestellte Signaleinrich tung zeigt an, da,ss in der Wasserströmung eine Störung eingetreten ist, so da.ss das Be dienungspersonal die Maschine sofort ausser Betrieb stellen kann. Durch das Sinken .des Wasserspiegels unter den Kühler wird jedes Eindringen des Wassers in die elektrische :Maschine verhindert.
Die oben beschriebene Einrichtung be nötigt bei der Inbetriebsetzung ein Hilfs vakuum, weil die Förderhöhe lt"" kleiner als die Höhe h, ist. Man kann aber den erfor derlichen Unterdruck im Wasserraum des Kühlers auch ohne Vakuumpumpe, und zwar durch geeignete Wahl der statischen Höhen in der Zu- und Abflusswasserleitung des Kühlers und der Förderhöhe der Pumpe C erreichen.
In diesem Falle erzielt man wäh- rend des Betriebes des Kühlers den erforder lichen Unterdruck im Wasserraum ;des Küh lers durch geeignete Drosselung,des Wasser laufes mittels der Schieber V, und VZ. Die Förderhöhe h, der Pumpe C wird in diesem Falle etwas grösser gewählt als die hydro statische Höhe h, in der Wasserzuleitung.
Bei Inbetriebsetzung :des Kühlers wird nach Ingangsetzung der Pumpe C der Schieber V, geöffnet, ebenso etwas auch der Schieber V2 und die Entlüftungsventile auf den Kühler kammern, damit beim Füllen des Kühlers mit Wasser die eingeschlossene Luft aus ,dem Kühler entweichen kann. Sobald sich in den Entlüftungshähnen auf den Kühlerkammern Wasser zeigt, ist der Kühler mit Wasser ge füllt, und die Entlüftungsventile werden ge schlossen.
Beim weiteren Betrieb des Küh lers drosselt man mit dem Schieber V, ,den Wasserzufluss in den Kühler, so dass,die Be dingung erfüllt wird:
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wobei der Verlustkoeffizient ;gerade durch die Drosselung mit dem Schieber V, ver grössert wird. Diese Drosselung .darf aber nicht zu gross werden"da auch ,die Bedingung
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erfüllt werden muss.
In der Abflussleitung öffnet man dann .den Schieber V2 so weit, dass kein Zerreissen der -9rassersäule entsteht (nach Gleichung 5). Im Betrieb lassen sich die oben erwähnten Bedingungen mit einem Vakuummeter, welcher an die Wasserkam mern des Kühlers angeschlossen ist, und mii einer Einrichtung zur Messung der Durch flussmenge des Wassers kontrollieren (zum Beispiel mit einem Differentialmanometer), damit -die der Leitung der elektrischen Ma schine entsprechende Wassermenge bei rich tigen Druckverhältnissen eingehalten wird.
Werden die oben angeführten Druck bedingungen für den Wasserraum des Küh lers erfüllt, tritt bei eventueller Störung der Dichtung des Kühlers ein Ansaugen der Luft aus der Atmosphäre in den Wasser- rauen des Kühlers ein, wodurch -die durch die Pumpe G' in :den Kühler geförderte Wassermenge sinkt. Sobald das Bedienungs personal die Störung im zirkulierenden Wasser bemerkt, Stellt es den Generator sofort ab.
Der mit dem Generator ein Ganzes bil dende Kühler der mit der beschriebenen Ein richtung ausgestattet ist, ist im Betrieb weit aus sicherer als ein Kühler, der unter dem Generator angeordnet ist. In letzterem Falle hat nämlich das Wasser im Kühler immer einen gewissen Überdruck gegen .die Atmo sphäre, so :dass bei eventueller Undichtheit des Kühlers -das Wasser in die zirkulierende Luft und damit auch in :den Generator ge- langt.
Die oben beschriebene Einrichtung kann nicht nur für Turboalternatoren, sondern auch für andere, mit einem Luftumlauf kühler ausgestattete elektrische Maschinen verwendet werden.