ГАЗООХЛАЖДАЕМАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 1997 года по МПК H02K9/08 

Изобретение относится к газоохлаждаемой электрической машине, в которой свежий газ подсасывается снизу, попадает в камеру всасывания и нагнетается осевым вентилятором в лобовую часть обмотки статора, где разделяется на несколько частичных потоков для охлаждения статора и ротора.

В газоохлаждаемых турбогенераторах охлаждение обеспечивается осевым вентилятора, которые обычно закрепляются на валу по обе стороны ротора. Ротор и статор охлаждаются распределенными несколькими частичными потоками.

Известна газоохлаждаемая электрическая машина, которая содержит охлаждаемые распределенными несколькими частичными потоками статор и ротор с осевым вентилятором, кольцевой газопровод, установленный соосно перед вентилятором по ходу протекания охлаждающего газа, обмотку ротора, лобовые части которой выполнены с охлаждением нагнетаемым газом, всасывающую камеру, выполненную с обеспечением поступления холодного газа из охладителей и отдаленную от лобовых частей обмотки внутреннем кожухом, а от окружающего пространства наружным кожухом.

Однако в известной машине недостаточно выравнивается скорость охлаждающего воздуха.

Техническим результатом изобретения является выравнивание скорости воздуха в лобовой части обмотки, в результате чего повышается коэффициент полезного действия.

Этот технический результат достигается закреплением газопровода на наружном кожухе и выполнением его с направляющими лопатками, распределенными по всему периметру и выступающими в радиальном и осевом направлении, а также расположением на одной части внешнего периметра прикрытия, дросселирующего поперечное сечение потока охлаждающего газа, протекающего через газопровод в главном направлении втекания.

При этом газопровод выполнен с внутренним кольцом, на внутренней поверхности которого расположен кольцевой фланец для прикрепления к наружному кожуху.

Направляющие лопатки газопровода имеют осевую длину, приблизительно соответствующую осевой ширине всасывающей камеры по высоте осевого вентилятора.

Прикрытие расположено симметрично вертикальной оси симметрии машины с охватом примерно четверти периметра элемента воздухопровода.

Осевая длина прикрытия приблизительно соответствует осевой ширине всасывающей камеры на высоте осевого вентилятора, причем прикрытие начинается на задней кромке направляющих лопаток, обращенной к осевому вентилятору.

На фиг. 1 дан упрощенный продольный разрез по концевой части охлаждаемого газом турбогенератора; на фиг. 2 расположенный перед осевым вентилятором элемент газопровода перед его монтажом в машину продольный разрез.

Турбогенератор охлаждается газом с помощью газопровода 1. В корпусе 2 расположен пакет активной стали 3 со статорной обмоткой 4. Вал 5 ротора 6а с роторной обмоткой 7 опирается в подшипниковых стойках 8. На валу 5 закреплен осевой вентилятор 9 с лопатками 10. Составной кожух 11 лобовой части обмотки отделяет всасывающую камеру 12 осевого вентилятора 9 от лобовой части обмотки 13. Всасывающая камера 12 закрыта снаружи наружным кожухом 14.

Охлаждающий газ, нагнетаемый соевым вентилятором в лобовую часть обмотки 13, распределяется там на несколько частичных потоков для охлаждения ротора и статора. В средней зоне машины уже нагревшийся газ поступает в расположенные под машиной охладителя 15, охлаждается там и попадает позади охладителей 15 обратно во всасывающую камеру 12.

Как видно из фиг. 1, притекание к осевому вентилятору 9 происходит в основном только с одной стороны, а именно снизу.

Согласно изобретению соосно с осевым вентилятором 9 предусматривается кольцеобразный элемент газопровода 1, закрепленный на наружном кожухе 14. В его состав входит внутренне кольцо 16, на котором закреплены радиально расходящиеся наружу направляющие лопатки 17, выполняющие роль направляющих лопаток для осевого вентилятора. Направляющие лопатки 17 распределены приблизительно равномерно по периметру внутреннего кольца 16. Бандажный диск 18 на стороне, обращенной к осевому вентилятору, повышает устойчивость элемента газопровода. Радиальная высота направляющих лопаток 17 примерно соответствует длине лопаток 10 осевого вентилятора 9. В осевом направлении они простираются практически вдоль осевой длины всасывающей камеры 12 у внутреннего в радиальном направлении конца 19 кожуха 11 лобовой части обмотки. Для закрепления на внутреннем в радиальном направлении конце 20 наружного кожуха 14 на внутренней стороне внутреннего кольца 16 закреплен кольцевой фланец 21 с крепежными отверстиями 22 для привинчивания к наружному кожуху 14. Вместе с элементом газопровода 1 к наружному кожуху 14 привинчивается уплотнение вала 24.

Для того чтобы локально уменьшить поперечное сечение потока газа из всасывающей камеры 12 к осевому вентилятору от расположенных под машиной охладителей 15, в нижней зоне элемента газопровода 1, т.е. на участке, расположенном ближе всего к охладителю 15. предусмотрено частичное прикрытие направляющих лопаток 17. Оно простирается в направлении периметра примерно на четверть периметра элемента газопровода 1 симметрично к вертикальной оси симметрии 25 машины. Его осевая длина составляет приблизительно половину осевой длины лопаток 17 и тем самым примерно половину длины притока L.

При этом прикрытие начинается на задней кромке направляющих лопаток 17, обращенной к осевому вентилятору 9.

Благодаря введению такого входного элемента газопровода в путь потока охлаждающего газа непосредственно пере осевым вентилятором 9 выравнивается протекание к вентилятору, т.е. расход охлаждающего газа становится приблизительно постоянным по всему периметру лопаток 17. Вследствие этого выравнивается и охлаждающее воздействие на лобовую часть обмотки, в результате чего максимальные температуры, возникающие в проводах лобовой части обмотки, снижаются примерно на 15^oC, что дает возможность более полно использовать машину. Направляющие лопатки, выступающие в радиальном и осевом направлении, уменьшают входную закрутку, что положительно сказывается на коэффициенте полезного действия осевого вентилятора 9.

Как видно, между подшипником 8 и осевым вентилятором 9 имеется достаточно места в осевом и радиальном направлении, чтобы можно было встроить элемент газопровода дополнительно в уже имеющееся машины, хотя в любом случае необходимо изменить уплотнение вала 24. При этом как в таких случаях, так и при новом проектировании целесообразно выполнять элемент газопровода 1 из двух частей, разделяемых в горизонтальной плоскости симметрии 26 машины, как показано на фиг. 2.

Использование: в газоохлаждаемых электронных машинах. Сущность изобретения: перед соевым вентилятором 9 по ходу протекания охлаждающего газа соосно с вентилятором предусмотрен кольцеобразный элемент воздухопровода 1 с направляющими лопатками и посредством прикрытия 21 уменьшено поперечное сечение потока охлаждающего газа. Охлаждающее воздействие становится более равномерным и осевой вентилятор 9 используется лучше. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газоохлаждаемая электрическая машина, содержащая охлаждаемые распределенными несколькими частичными потоками статор и ротор с осевым вентилятором, установленным соосно перед ним по ходу протекания охлаждающего газа кольцевым газопроводом и обмоткой, лобовые части которой выполнены с охлаждением нагнетаемым газом, и расположенную в торцевой части всасывающую камеру, выполненную с обеспечением поступления холодного газа из охладителей и отделенную от лобовых частей обмотки внутренним кожухом, а от окружающего пространства наружным кожухом, отличающаяся тем, что газопровод закреплен на наружном кожухе и выполнен с направляющими лопатками, распределенными по всему периметру и выступающими в радиальном и осевом направлении, а на одной части внешнего периметра газопровода расположено прикрытие, дросселирующее поперечное сечение потока охлаждающего газа, протекающего через газопровод в главном направлении втекания. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что газопровод выполнен с внутренним кольцом с упомянутыми лопатками. 3. Машина по п. 2, отличающаяся тем. что на внутренней части внутреннего кольца расположен кольцевой фланец для прикрепления газопровода к наружному кожуху. 4. Машина по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что направляющие лопатки имеют осевую длину, которая приблизительно соответствует осевой ширине всасывающей камеры на высоте осевого вентилятора. 5. Машина по п. 4, отличающаяся тем, что осевая длина прикрытия приблизительно соответствует осевой ширине всасывающей камеры на высоте осевого вентилятора, причем это прикрытие начинается на задней кромке направляющих лопаток, обращенной к осевому вентилятору. 6. Машина по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающаяся тем, что прикрытие простирается симметрично вертикальной оси симметрии машины, охватывая примерно четверть периметра элемента воздухопровода.