[发明专利]气体冷却的机器,特别是涡轮发电机

说明书

                      技术领域

本发明涉及一气体冷却的机器，特别是一电气机械例如一涡轮发电机，属于权利要求1之前序部分的特征方案限定的领域。

                       现有技术

在EP0544023B1中公开了这种类型的一气冷电气机器，它具有一可旋转驱动的轴，在轴上安置一轴流式风扇。此外该公知的机械具有一外罩，其将一流入腔与一流出腔分开。另外，在这个外罩上设置一圆筒形的通道分段，它与轴流式风扇同轴线安置并在径向上包围住这个风扇。特别在气体冷却的涡轮发电机情况下，冷却是通过轴流式风扇确保的，该风扇正常方式是在涡轮发电机之转子的两侧被固定到其轴上的并且提供所述必需的冷却气体量和一足够的压力高度。在这种涡轮发电机中冷却气体导引结构被构造在轴流式风扇的前边和后边，该导引结构与转子之预定的转动方向相结合就形成一个沿转动方向或与转动方向相反的流入螺旋结构。冷却气体的这种向流入腔的导入并因此向轴流式风扇的流入在涡轮发电机情况下是基于预定的结构条件并原则上只往一个侧面例如从下方或从安置在机器下方的冷却器侧实现的。通过这种单侧的亦即非对称的冷却气体导引结构和通过轴流式风扇的转动方向，该轴流式风扇的叶片就部分地被施加了一个带动螺旋(流)以及部分地被施加一个反向螺旋(流)。在这个先决条件下就导致在流出腔中不同的空气速度，因此，冷却效果是不均匀的。因而一个有缺陷的冷却使机器的利用效率变坏了。

在公知的机器情况下，机器的冷却和因此其效率是如此改进的，即在轴流式风扇的上游安置一个环形的气体导引机构，其设有通过其整个圆周上分布的径向/轴向延伸的导引板。此外，在该气体导引机构之外圆周的一部分上安置一个盖件，其在流入的主方向上对于通过气体导引机构流通的冷却气体之流动横截面起节流作用。通过该导引板，所述流入螺旋可以被减小，这样对轴流式风扇的效率和依此对其之均匀的压力形成产生积极的作用。但是，这种气体导引机构的制造和安装是相对昂贵的。

                    本发明之描述

对于开头所述类型的一种气体冷却的机器而言，本发明针对上述问题致力于提供一另外的实施结构，它同样可以实现一个改善的冷却效果并因此可实现一个提高的机器效率并同时可以相对低廉地实施。

按照发明要求，这一问题通过权利要求1之特征部分的方案来解决。

本发明基于这样的概括构思：通过流入腔的一特别的结构设置在通道分段的一流入口区域内并邻接该流入口处构成一个径向的节流隙缝，它特别以旋转对称的方式沿整个的流入口延伸。因为一节流位置的节流效果是取决于所占有的压力比的，故较高的流入速度要比较低的流入速度更强烈地被节流。由此就导致压力比和流动速度沿节流隙缝和依此沿流入口的一个均匀化。总之，轴流式风扇的叶片就因此可以均匀地被施加有流入的冷却气体，进而机器内的冷却效果和依此其效率被改善了。这种将不对称的向流入腔的冷却气体输送改变成一种对称的向轴流式风扇的冷却气体流入是通过相对简单的改装实现的，因此本发明是可以相对价廉地实现的。

在一特别的实施方案中，该被安装在环腔中的环领件可以通过通道分段本身或通过该通道分段的一区域构成。在这个设计方案中因此就不需要附加的结构件了，而这些附加的构件必须被安装在机器中以便实现符合发明的机器。

最好是在流入口处构造一个流入喇叭口，它的弯曲半径R小于该轴流式风扇之叶片的径向长度HS。已经证明特别有利的方式是，R相对HS的比例被选择为大于或等于0.3。R相对HS的一比例优选为处于约0.3至约0.4的区域内。

此外表明了有优点的是，该至少在流入口区域中构成在流入腔中的环形腔的一轴向长度b是该在流入口处构成的节流隙缝之一轴向长度a的至少两倍大。最好是其中一个b相对a的比例处于从约2.0至约4.5的范围内。

此外，另外的试验表明，有优点的方式是，将该节流隙缝的轴向长度a选择为小于该轴流式风扇之壳罩的径向长度HS。其中优选的是一个a相对HS的比例处于从约0.35至约1.5的范围内。

本发明装置之另外重要的特征及优点产生于从属权利要求，附图中以及所属的借助附图的附图描述中。

                      附图的简述

本发明的一优选实施例描述在附图中并在随后的说明书中作详细阐明；

该唯一的附图表明了通过本发明机器之一部分的一轴向剖面简图。

                       实施本发明的途径