DE2514255B2 - Anordnung zur kuehlung der blechpaket-endzonen von elektrischen maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Kühlung der Blechpaket-Endzonen von elektrischen Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, mit einer von den Stirnseiten der Maschine her über Lüfter beaufschlagten Kühlgasströmung, die von das Blechpaket konzentrisch umhüllenden und durch radiale Trennwände abgeteilte Kühlgaszuführungskammern über axial beabstandete Blechpaketkanäle zum Luftspalt strömt und aus diesem von den Lüftern absaugbar ist, sowie mit einer Kühlgasteilströmung für Radialkanäle im Druckfingerring.

Eine derartige Anordnung ist aus der CH-PS 3 44 775 bekannt. Hierbei werden das Blechpaket und die Blechpaket-Endzonen vom Hauptkühlgasstrom gekühlt, während für die radialen Kanäle im Druckfingerring ein gesonderter, stark gedrosselter Kühlgasteilstrom vorgesehen ist, der offensichtlich aus einer der Kühlgaskammern für die Ständerblechkühlung abgezweigt ist. Bei dieser Anordnung ist jedoch der Kühlmittelstrom zu den Kühlganverteilkammern am Außenumfang des Blechpaketes zugunsten der Ständerund Läuferwicklungskühlung gedrosselt, so daß zur intensiven Kühlung der durch Streuflüsse zusätzlich belasteten Blechpaket-Endzone nicht mehr der gesamte Gebläsedruck zur Verfugung steht. Dadurch ist die Kühlung für diesen besonders gefährdeten Bereich nicht ausreichend.

Darüber hinaus ist es aus der DT-OS 16 13 111 bekannt, zur Kühlung der Blechpaket-Endzonen in den Luftspalt der Maschine im Bereich dieser Endzonen Prallbleche anzuordnen, die einen Teilstrom des Kühlgases vom Lüfter her in die Kühlkanäle der Blechpaket-Endzonen leiten. Abgesehen von der Tatsache, daL) zusätzliche Einbauten im Luftspalt nicht sehr zweckmäßig sind und daß die Kühlgasführung innerhalb der Maschine über den Luftspalt radial von innen nach außen erfolgt, wird durch die Form dieser Prallelemente eine starke Drosselung des Kühlluftsiromes bewirkt, so daß auch hier die gefährdeten Zonen nicht mit dem vollen Lüfterdruck beaufschlagt sind.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, mit der die hochbelasteten Blechpaket-Endzonen vom ungedrosselten Gebläsedruck beaufschlagt sind, so daß eine optimale Kühlung dieser Bereiche sichergestellt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Anordnung zur Kühlung der Blechpaket-Endzonen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Bereich der Blechpaket-Endzonen konzentrisch zwischen den Kühlgaszuführungskammern und dem ßlechpaket eine gesonderte, parallel zur ersten Kühlgaszuführungskammer mit dem vollen Lüfterdruck unmittelbar beaufschlagte Kühlgasverteilkammer angeordnet ist, von der aus direkt mindestens der erste Endblechkühlkanal und über ein mit Durchtrittsöffnungen versehenes Tr?nnhlech die Radialkanäle im Druckfingerring beaufschlagt sind und daß der als Ringspalt ausgebildete Eintrittsquerschnitt in die Kühlgasverteilkammer und die Querschnitte der Durchtrittsöffnungen in dem Trennblech entsprechend der geforderten Druckverteilung des Kühlgases einstellbar sind.

Durch diese Anordnung werden also die hochbelasteten Blechpaket-Endzonen vom ungedrosselten Lüfterdruck beaufschlagt, der durch die Widerstandsverhältnisse in der Läufer- und Ständerwicklung bestimmt wird.

JO Dadurch wird den Blechpaket-Endzonen eine größtmögliche Kühlgasmenge ohne wesentiche Absenkung des Gesamtdruckes zugeführt.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach

κ der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die obere Hälfte eines Turbogenerators mit der entsprechenden Kühlgasführung und

Fig.2 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich einer Blechpaketendzone.

Wie aus Fig. I zu ersehen ist, sind Läufer 1 und Ständerblechpaket 2 des Turbogenerators von einem gasdichten Gehäuse umschlossen, das mit Wasserstoffgas als Kühlgas gefüllt sein kann. Dabei können sowohl Läufer 1 als auch das Ständerblechpaket 2 mit dem Wasserstoffgas gekühlt werden, während die Ständerwicklungen 4 an einen Kühlwasserkreislauf S angeschlossen sind. Das Kühlgas wird dabei über jeweils an den Enden des Läufers aufgesetzten Lüftern 6 und 7 aus dem Luftspalt der Maschine abgesaugt und axial nach außen gefördert, wobei ein Teilstrom wie durch die Pfeile 9 gezeigt, zur Läuferkühlung dient, während der andere Teilstrom entsprechend den Pfeilen 10 zur Kühlung des Ständerblechpaketes 2 herangezogen wird.

Das Ständerblechpaket 2 ist dabei konzentrisch von Kühlgaszuführungskammern 11 und 12 umgeben, die durch radiale Trennwände 15 untereinander und über die Stirnwände 13 von den Stirnräumen 14 der Maschine abgetrennt sind. Von den Kühlgaszuführungs-

w) kammern 11 und 12, die über Durchbrüche 16 in den Trennwänden 13 bzw. 15 mit dem Kühlgas beaufschlagt sind, strömt das Kühlgas radial einwärts über Kanäle 17 im Blechpaket 2 zum Luftspalt 8 und kühlt somit die Ständerbleche. Die Druckverteilung des Kühlgases ist

h5 dabei aus den über den Kühlgaspfeilen stehenden Zahlen zu ersehen, die jeweils den Kühlgasdruck in mm Wassersäule angeben. So herrscht beispielsweise in den Stirnräumen 14 ein K jhlgasdruck von 900 mm WS, der

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gleichzeitig auch den Einirittsdruck im Läufer für die Läuferkühlung darstellt, während der Druck in den einzelnen Kühlgaszuführungskammern U una 12 auf 140 mm WS gedrosselt ist.

Wegen der in modernen Hochleistungsmaschinen wesentlichen Erhöhung der Ströme steigen auch die durch die Streuflüsse bedingten Zusatzverluste in den Endblechen 20 und den Druckplatten 21 des Blechpaketes 2 an, so daß diese besonders intensiv gekühlt werden müssen. Man könnte dazu beispielsweise die stirnseitigen Kühlgaszuführungskammern U mit einem erhöhten Kühlgsasdruck und somit einer größeren Kühlgasmenge beaufschlagen, wodurch sich jedoch eine unzulässige Gesamtdruckabsenkung und eine unnötige Kühlung zuvieler Blechpaketkanäle ergeben würde. Demgegenüber ist nach der Erfindung vorgesehen, allein die Endzonen des Blechpaketes gesondert zu kühlen, wie das insbesondere aus der vergrößerten Darstellung der Blechpaketendzonen nach Fig. 2 zu ersehen ist. Diese Endzone besteht dabei im wesentlichen aus den Endblechen 20, den radialen Druckfingern 22 und der Endplatte 21, über die das gesamte Blechpaket axial verspannt ist. Nach der Erfindung ist nunmehr die Stirnwand 13 der stirnseitigen Kühlgaszuführungskammer 11 nicht bis zum Blechpaket 2 heruntergezogen, sondern zwischen der Kühlgaszuführungskammer 11 und dem Blechpaket 2 ist eine gesonderte, von einer Ringwand 23 und auf die Blechpaketlängsbalken 24 aufgesetzten Ringe 25 und 26 begrer te Kühlgasverteilkammer 27 geschaffen, die über den freigelassenen Ringspalt 28 zwischen Ringwand 23 und Ring 26 parallel zur Kühlgaszuführungskammer 11 mit Kühlgas beaufschlagt ist Von dieser Kühlgasverteilkammer27 können nunmehr zumindest der erste Kühlkanal 29 der Endbleche 20 sowie durch die Druckfinger 22 gebildeten und von den Druckplatten 21 und den Endblechen 20 begrenzten Radialkanäle 30 mit Kühlgas beaufschlagt werden. Zweckmäßig ist es dabei, wenn zwischen der

ίο Kühlgasverteilkammer 27 und den Radialkanälen 30 ein gesondertes Trennblech 31 mit Kühlgasdurchtrittsöffnungen 32 angeordnet ist. Dadurch kann entsprechend der erforderlichen Kühlung der Kühlgasdurchsatz durch die Kühlkanäle 29 und die Radialkanäle 30 durch Variation der Querschnitte des Ringspaltes 28 und der Kühlgasdurchtrittsöffnungen 32 gesondert gedrosselt werden. Wie die angegebenen Druckwerte zeigen, ist bei einem Druck von 900 mm WS im Stirnraum 14 der Druck in der Kühlgasverteilkammer 27 durch entsprechende Drosselung im Rirrgspalt 28 kleiner als 900 mm WS, während durch eine weitere Drosselung über die Kühlgasdurchtrittsöffnungen 32 in den Radialspalten 30 nur noch eine geringe Kühlgasmenge mit einem Druck weit unter 900 mm WS hindurchströmt.

Mit der beschriebenen Anordnung ist es also auf einfache Weise möglich, durch die Anordnung gesonderter Kühlgaskammern den Druckplatten und Endblechen eine größtmögliche Kühlgasmenge zuzuführen, ohne daß der Gesamtdruck wesentlich absinkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Kühlung der Blechpaket-Endzonen von elektrischen Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, mit einer von den Stirnseiten der Maschine her über Lüfter beaufschlagten Kühlgasströmung, die von das Blechpaket konzentrisch umhüllenden und durch radiale Trennwände abgeteilte Kühlgaszuführungskammern über axial beabstandete Blechpakctkaniäle zum Luftspalt strömt und aus diesem von den Lüftern absaugbar ist sowie mit einer Kühlgasteilströmung für Radialkanäle im Druckfingerring, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Blechpaket-Endzonen (20) konzentrisch zwischen den Kühlgaszuführungskammern (11) und dem Blechpaket (2) eine gesonderte, parallel zur ersten Kühlgaszuführungskammer (U) mit dem vollen Lüfterdruck unmittelbar beaufschlagte KühlgasverteilkammeiT (27) angeordnet ist, von der aus direkt mindestens der erste Endblechkühlkanal (29) und über ein mit Durchtrittsöffnungen (.32) versehenes Trennblech (31) die Radialkanäle (30) im Druckfingerring (22) beaufschlagt sind und daß der als Ringspalt (28) ausgebildete Eintrittsquerschnitt in die Kühlgasverteilkammer (27) und die Querschnitte der Durchtrittsöffnungen (32) in dem Trennblech (31) entsprechend der geforderten Druckverteilung des Kühlgases einstellbar sind.