Закрытая обдуваемая электрическая ма-шиНА C иСпАРиТЕльНыМ ОХлАждЕНиЕМ Советский патент 1981 года по МПК H02K9/20 

(54) ЗАКРЫТАЯ ОБДУВАЕМАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

МАШИНА С ИСПАРИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ Изобретение относится к электротехнике, а именно к системе охлаждения обдуваемых электромашин. Известны электрические машины с испарительным охлаждением, содержащие полый вал, выполненный в виде тепловой трубы, вентилятор-теплообменник, неподвижно закрепленный на конце вала, и наПОрный элемент, установленный в полос-га вентилятора-теплообменника СЧ Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является закрыты обдуваемый электродвигатель, содержащий центробежный корпус, статор, ротор и выполненные с полостями, сообщо- щимися между собой, вал, венпшягор-тешгообмен ник и распределитель пара, направляющий пар из полости вала на стенки полос ти вентилятсра, причем в полости вентилятора установлен напорный элемент, осуществляющий циркул5щию теплоносителя по указанным полостям. При работе электрической мащины вал нагревается, жидкость-теплоноситель, находящаяся В полости вала, вскипает и , превращается в пар, который распределителем направляется в зону конденсации -.полость вентилятора-теплообменника. При конденсации пард тепло передается через стенки вентилятора охлаждаемому воздуху. Сконденсированная жидкость при вращении ротора центробежными силами отбрасывается в периферийную часть полости вентилятора-теплообменника, из которой напорным элементом направляется в полость вала ; 2.. Недостатком такой конструк1{ии является неьысокая теплоотдача при конденсации пара в полости вентилятора-теплообменника щ)и низких частотах вращения ротора электрической мащины. При нагревании в полости вала жид кость исп яется, образовавщийся пар переносит тепло в полость вентилятора. Конденсация происходит при соприкоснове НИИ ,насыщенного пара с внутренней поверхностью вентилятора, температура готорой ниже температуры пара. Конден-

сат смачивает поверхность и образует на ней непрерывную жидкую изолирующую пленку, которая оказывает значительное сопротивление тепловому потоку. Образовавшийся таким образом конденсат вследствие теплоотдачи с обдуваемой наружной поверхности вентилятора становится до некоторой степени переохлажденным и последующая конденсация пара происходит на границе раздела конденсат-пар. Под влиянием центробежных сил образовавшийся ламинарный поток конденсата стекает в периферийную часть полости вентилятора, где образует вращающееся кольцо конденсата. Скрытая теплота ламинарного потока передается охлаждающей поверхности вентилятора теплопроводностью через пленку конденсата. Теплоотдача в значительной степени определяется толщиной пленки конденсата, которая, в свою очеред, при установившейся интенсивности ко щь-нсации пара, зависит от скорости отвода конденсата, и, чем меньще частота вращения ротора, тем больше толщина пленки, тем ниже теплоотдача при конденсации пара.

Цель изобретения - повышение теплоотдачи при конденсации пара в полости вентилятора-теплообменника на низких частотах вращения вентилятора.

Указанная цель достигается тем, что распределитель пара выполнен в виде чередующихся длинных и коротких трубок .с концами, обращенными к вертикальным стенкам полости вентилятора и имеющими форсунки, установлейные с наклоном к вертикальным стенкам полости вентилятора, причем концы трубок имеют разную длину.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на чертеже схеметически представлена электрическая машина, щюдольный разрез..

Электродвигатель включает оребренный корпус 1, подшипниковые щиты 2, пакет статора 3 с обмоткой 4, ротор 5 с полы валом 6. На валу двигателя установлен полый вентилятор-теплообменник 7, внутри которого размещен напорный элемент 8, связанный с коаксиальным цилиндром 9i расположенным в полости вала. Вентилятор-теплообменник имеет независимы привод 1О. Диск 11, в котором установлен коаксиальный цилиндр, снабжен длинными 12 и короткими 13 распределитель ными трубками с форсунками 14, причем р)адиально отогнутые участки трубок имею разную длину.

Система охлаждения электрической машины работает следующим образом.

При работе машины теплоноситель, находящийся в полости вала, нагревается и, превращаясь в пар, перемещается в сторону полости вентилятора. Вентилятор-теплообменник вращается против направления вращения вала двигателя. Длинные и короткие трубки распределяют пар между двумя вертикальными поверхностям полости вентилятора. Каждая форсунка направляет пар скользящим потоком под некоторым углом вдрль верт1жальной поверхности полости вентилятора, при соприкосновении с которой пар конденсируется смачиваш поверхность и образуя на ней жидкую изолирующую Ашенку ковденсата. Конденсат центробежными силами подаетс в периферийную часть полости вентилятора Движение потока пара в том же направлении, что и движение потока конденсата, вызывает уменьшение толщины пленки, вследствие чего возрастает теплоотдача. Так как вентилятор и форсунки вращаются против направления друг друга и струи пара каждой форсунки перемещаются еще и поперек потока конденсата, вызывая тем самым активное перемещение потока конденсата на своем пути, и поскольку радиально отогнутые участки трубок с форсунками имеют разную длину, то место соприкосновения струи пара с вертикальной поверхностью полости вентилятора каждой форсунки разное, что способствует лучшему перемешиванию конденсата на всем его пути. В этом случае поток конденсата уже не ламинарный как в известном устройстве, а турбулентный, который обладает по сравнению с ламинарным потоком повьшенным коэффициентом теплоотдачи, потому что в турбулентном потоке тепло распространяется не только посредством теплопроводности, но и за счет вихре-диффузионных процессов. Напорный элемент возвращает охлажденный конденсат в полость вала и цикл снова повторяется.

Двигатель с такой конструкцией системы охлаждения по сравнению с известным устройством обладает повышенной интенсивностью теплоотдачи при конденсации пара.

Формула изобретения

.

Закрытая обдуваемая электрическая ма-, шина с испарительным охлаждением, содержащая оребренный корпус, статор с об моткой, ротор и сообщающиеся между собой полый вал и вентилятор-теплообмешшк, имеющий полость с вертикальными стенками, в которой установлен напорный элемент, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя по полостям, и распределитель пара, направляющий пар из полости вала на стенки полости вентилятора, отличающаяся тем, что, с целью повыщения эффективности охлаждения, распреде- литель пара выполнен в виде чередующихся длинных и коротких трубок с концами,

обращенными к вертикальным стенкам полости вентилятора и имеющими форсуН ки, установленные с наклоном к вертикальным стенкам полости вентилятора, причем концы трубок имеют разную дл1шу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 524279, кл. Н О2 К 9/2О, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР NJ 6786ОО, кл. Н 02 К 9/2О, 1977.

В 53 91

Л /

,

нимMIII1II