带有轴向风扇的气冷电机制造技术

对于带有的一个轴向风扇（１２ａ）和一个设置在轴向风扇上风侧的用于提高冷却气体压力的后续导向装置的气冷电机，冷却气体借助于轴向风扇，从一个流入空间（４１），可被加速驱入一个流出空间（４２），流入空间（４１）由内壳（２１）和一个设置在轴向风扇（１２）的径向平面内的隔断壁（２０）限定，流出空间（４２）由隔断壁（２０）和一个外部壳体（３７）所限定。由此后续导向装置，结构为用于冷却气体流（３９）从一个基本上轴向的气流方向偏转到一个基本径向的气流方向的偏转扩压器（３６）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及带有轴向风扇的气冷电机。伴随逐步提高的机器满负荷，对于旋转电机，在冷却方面的要求也一直在提高。特别是对于气冷透平发电机并且在相当大程度上对于带有间接冷却的定子绕组的透平发电机更是如此。在此种机器类型中，全部在定子绕组产生的损耗热量必须通过绕组绝缘向冷却的定子叠片体中被导出。因此，在改善冷却方面，并不缺少建议，其中作为极为有效的方法，一个基本的冷却循环的改造被提出，即由传统的压力冷却向吸入冷却过度。与压力冷却相反，吸入冷却提供这样一个过程，冷却空气，由冷却器，以气流方式直接导向位于发电机定子和发电机转子内的冷却通道。因此，使通过机器风扇产生的温度升高全部被消除。由于希望制造具有较大的特殊功率的透平发电机，吸入冷却不是最近才由于运转条件而受限。极限负荷电机通常同样地不能满足单位功率提升的需求，由此对于冷却系统的要求就逐步提高了。大多数的发电机中的封闭吸入冷却循环系统的核心及驱动装置是一个固定在转子轴上的风扇，它运送符合要求的冷却气流流经分支的冷却路径系统。对于采用吸入冷却方式的气冷发电机，由于较小的直到中等程度的的压力变化，大部分需要一个相对较大数量的冷却气流，以便克服冷却循环的阻力。因此，原则上风扇以轴向结构方式设置。一个此种形式的采用吸入冷却的发电机例如由欧洲专利登记号840 426公布。轴向风扇根据流体技术的基本规律，只有象下面这样工作才有效率，假如吹入和吹出气流部分的流体技术结构允许在安装叶片的范围内，气流沿轴向流线导入。因此为在叶轮出端，达到由高动能得到可控制的压力回升的目的，应用下游的后续导向装置是必要的，以便提高风扇级的工作效率以及减小风扇在给出数量的气流和压力结构条件下的所需要的运转功率，因为此运转功率颇影响发电机的损耗平衡。通常情况下，涉及到导入和导出气流范围形成的为了由轴向风扇提高效率所采取的措施，一般情况下，有一个巨大的轴向占位需求，例如在EP682 399中所显示的那样。但对于发电机来说，一般力求较大的单位功率，使在处于轴承之间的转子长度上的可利用发电有效长度部分最大化，转子长度则由机械结构以及轴动平衡原因所制约。一个已公开的轴向风扇和一个安装了叶片的导向轮的运转叶片组合方式，除了无关的大的轴向占位需求外，还有以下缺点，有升高的噪声电平，它起因于导向轮叶片与上游的正运转的运转轮叶片产生的伴随凹陷相互作用。自现有技术出发，因此专利技术的任务在于，以简单和经济的方式提供一个高效运行的轴向风扇级，它在带有吸入冷却循环的透平发电机内，具有轴向结构空间较小的后续导向装置。此任务根据专利技术通过第一个权利要求所述特征实现并且特别在其中，一个位于轴向风扇吹出侧的后续导向装置，设计为用于显著压力提升和冷却气体偏转的偏转扩压器。对于一个如此的偏转扩压器的给出的布置方式和下述的结构，由于压力的提升，最终得到明显的冷却气流量提升，反之，对于给出的冷却空气流，利用偏转扩压器的帮助，风扇的功率耗用被减少并且因此全部电机的工作效率被提高。专利技术的一个特别优越的实施方案特征在于，偏转扩压器包括一个扩压器喇叭形筒和一个增压壁，其中扩压器喇叭形筒设置在一个隔断壁上，它在轴向风扇的平面内将轴向风扇的流入空间与它的流出空间分开。增压壁设置在扩压器喇叭形筒的上风侧。因此若扩压器壁为环状结构并且平行于发电机的外部壳体设置，特别有好处。另一个优选的实施方案特征在于，扩压器壁为锥形壳体结构并且由此在它的外部半径上，比在它的内部半径上，相对于外部壳体有一个较小的距离。若在扩压器壁和外部壳体之间为进一步提高压力设置一定数量的导向叶片，特别有好处。专利技术其他的优越的实施方案根据权利要求提出。在下面，专利技术根据示图详细说明。其中仅概略描述了为理解专利技术有用的基本元件。图示为附图说明图1纵贯一个空气冷却的带有符合专利技术的偏转扩压器的透平发电机的纵断面图2图1中细部38的放大视图；图3图1中细部38的第一种应用类型；图4图1中细部38的另一种应用类型；图1显示的气冷透平发电机有一个机壳1，它连接着一个由部分叠片体2组成的定子叠片体。在定子叠片体中，在每个单独的部分叠片体之间设置了径向的导气槽3。转子4被支承在支座轴承5，6中，支座轴承被固定在未显示的基础上。在基础的基坑10中，布置了机器的冷却装置。它为组件结构并且由例如六个的相同的冷却器11组成。同时，冷却器11的进口，与在转子4的两面设置的风扇12的流出空间42相连，并且冷却器11的出口汇入一个混合腔13。流经冷却器11的冷却气体用箭头示出，其中流入的热气体用18标识，流出的冷却气体用19标识。所有其他未详细标识的箭头，表示了冷却气体的冷却循环过程。冷却循环仅在机器半部中通过箭头作出标明，因为关于冷却，机器是有着对称结构的。对于冷却原则，涉及到所谓的逆向或吸入冷却，其中热气体18借助于风扇12导向冷却器11。然后冷却气体19从冷却器11出来，穿过混合腔13，吹入机器背面，也就是机壳1和由部分叠片体2构成的定子叠片体之间的空间内。在壳体背面内，由壳体内肋22和径向与轴向的隔断壁23，24构成了热-和冷气体腔15，17，14和16。在本例当中，每一个冷气体腔14，设置在两个机器端部和机器中部的热气体腔17上，而且在垂直的机器中线两侧，每一个热气体腔15和冷气体腔16设置在腔14和17之间。冷却气体流在混合空间13内分散到冷却气体腔14和16上，同时形成部分气流。第一部分气流在导向片26和一个内部壳体21之间直接吹向转子4，第二部分气流通过绕组端部27吹入机器空气间隙25，并且第三部分冷却气体流通过冷却气体腔16和导气槽3吹入空气间隙25。最后，由风扇12吹来的冷却气流被吸入内部壳体21与一个设置在每一个风扇的径向平面内的隔断壁20之间的流入空间41并且紧接着被压向基坑内的冷却器11。现在在极限功率电机中，为了满足热气体19具有足够高压力的高要求，流出空间42在转子的两侧按照专利技术置有回流扩压器36。此回流扩压器36在风扇12的下游允许由热气体18的高动能重新获得显著的可控制的压力增高。热气体18重新获得的的压力实现了透平发电机更有效率的冷却，因为上述的，复杂的冷却气体路径现在在单位时间内能够提供更多的冷气体19通过定子和转子。因此对于给出的风扇装置和下述的一个回流扩压器的结构，由于压力提高，明显显示出气流的冷却程度得到提高，而对于给出的冷却空气流，借助于回流扩压器，风扇的功率消耗被减少，并且整个电机的工作效率被提升。因此转子4介于轴承座之间的轴向长度与通常的电机相比，保持同样长度，通过符合专利技术的回流扩压器，就可以得到改善的冷却并且发电机的单位功率可提升。图2根据图1中的细部38，显示了回流扩压器36，其由一一个固定在隔断壁20上的扩压器喇叭筒36b和一个紧靠它设置的扩压器壁36a组成。扩压器壁36a在径向方向设置并且与透平发电机的外部壳体37间存在距离b。外部壳体37为环形结构并且有一个内径r2和一个外径rA，同时它为此与隔断壁20相距距离Lab。扩压器喇叭筒36b有一个喇叭筒半径R0并且在它和转子4(图一)的转子轴4a之间限定了一个冷却气体的气流通道43，冷却气体由气流箭头39代表。气流通道43的高度用h表示，它大约与风扇12(图一)的运转叶片12a的高度尺寸相同。在隔断壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
带有轴向风扇（１２）和一个设置在轴向风扇下游侧的提高冷却气体压力的后续导向装置的气冷电机，其中冷却气体借助轴向风扇（１２）从流入空间（４１），可被强性驱入一个流出空间（４２），流入空间（４１）由内壳（２１）和一个设置在轴向风扇（１２）的径向平面内的隔断壁（２０）限定，流出空间（４２）由隔断壁（２０）和一个外部壳体（３７）所限定，其特征在于： 后续导向装置设计为把冷却气体流（３９）从一个基本上轴向的气流方向偏转到一个基本沿径向的气流方向的偏转扩压器（３６）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JA格拉恩，M容，
申请(专利权)人：阿尔斯通公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]