[发明专利]用于将在旋转电机的转子和定子之间设置的间隙中轴向地流动的冷却流体的至少一部分转向的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将在旋转电机、尤其涡轮发电机的转子和定子 之间设置的间隙中轴向地流动的冷却流体的至少一部分转向的装置。

此外，本发明涉及一种用于旋转电机、尤其用于涡轮发电机的具有 转子的转子单元以及涉及一种旋转电机，尤其涡轮发电机，其具有定子 和转子。

本发明还涉及一种用于冷却具有转子和定子的旋转电机、尤其涡轮 发电机的方法，其中将冷却流体导入到轴向地在转子和定子之间延伸的 间隙中。

背景技术

涡轮发电机形式的旋转电机在发电厂中用于产生电能。对此，将涡 轮发电机机械地与至少一个燃气轮机和/或蒸汽轮机耦联，其中涡轮发 电机连同燃气轮机一起形成涡轮组。

在旋转电机运行期间，必然在旋转电机的转子和/或定子之间产生热 量。该损耗热量通过借助于旋转电机将机械能转换成电能而产生。

在旋转电机的定子和/或转子中产生的热量必须为了旋转电机的安 全运行而从旋转电机中导出。这尤其是必需的，因为在定子和/或转子 上存在电绝缘部，所述电绝缘部自达到特定温度起会被损坏，这会引起 有害的电短路。从旋转电机中导出的热量越多，就能越高地充分利用旋 转电机的能力，这随之带来相应的功率提高。

通常，为了从旋转电机中导出热量或为了冷却旋转电机的定子和/ 或转子应用呈环境空气、水、氢和/或包含氢的混合物的形式的冷却流 体。冷却流体在旋转电机的两个轴向端部处轴向地被导入到定子和转子 之间并且通常在旋转电机的中央径向地从旋转电机中被导出。

在旋转电机的定子和/或转子中的热量产生通常不均匀地进行。这就 应表示：存在旋转电机的如下区域，在所述区域中产生比旋转电机的其 他区域中更多的热量。其中产生更多热量的和/或未充分冷却的区域也 称作为“热点(hot-spot)”。在这种热点中能够通过运行引起的热量产 生比在旋转电机的加载更少热量的区域更快地引起不允许的且有害的 过热。由此，常规的旋转电机仅在下述情况下能够充分利用，即设置在 热点中的材料允许旋转电机的安全运行。

此外，在常规地应用例如环境空气形式的冷却流体来导出热量的情 况下不利的是：环境空气在到达热点时已经如此多地吸收来自旋转电机 的其他区域中的热量，使得充分地冷却热点不再是可行的。因此，借助 于常规的散热，尤其在利用环境空气的条件下，旋转电机的安全运行仅 能够直至通过存在于热点中的热负荷所引起的充分利用上限持续安全 地运行。

发明内容

本发明的目的是：提高旋转电机、尤其涡轮发电机的可充分利用率 并且实现旋转电机的安全运行。

用于将在旋转电机、尤其涡轮发电机的转子和定子之间设置的间隙 中轴向地流动的冷却流体的至少一部分转向的根据本发明的装置具有 能在间隙中以及在转子的外侧的能预设的部段上设置的至少一个叶片， 所述叶片构成和能够设置成，使得借助所述叶片能够将在间隙中流动的 冷却流体的一部分径向地朝定子的方向转向。

该装置具有至少一个连接元件，经由所述连接元件能够将叶片与转 子连接，其中平行于转子的纵轴线延伸的至少一个穿通开口设置在连接 元件上，使得冲击到连接元件上的冷却流体的一部分能够轴向地流过所 述穿通开口。该装置在需要时也能够具有两个或更多个连接元件，所述 连接元件的数量优选对应于装置的叶片的数量。连接元件也能够具有平 行于转子的纵轴线设置的两个或多个穿通开口。穿通开口优选具有针对 其由冷却流体的一部分穿流而优化的横截面。

通过叶片将轴向地设置在转子和定子之间的间隙中的冷却流体的 一部分径向向外朝定子的方向加速。由此能够将更多热量从定子的加载 有冷却流体的被转向的部分的部段导出进而将该部段更好地通过对流 冷却。优选地，借助于叶片冷却设置在定子上的热点。

定子的进而旋转电机的改进的冷却实现提高旋转电机的满载能力 和旋转电机的安全运行。根据本发明的装置能够存在于新造的旋转电机 中。已经存在的旋转电机也能够加装根据本发明的装置。

如果需要的话，根据本发明的装置也能够具有两个或更多个叶片， 所述叶片能够设置在转子的轴向延伸部之上和/或在呈叶片排形式的转 子的环周之上。

优选地，叶片构成为径向叶片，在间隙中流动的冷却流体的一部分 冲击到所述叶片上。径向叶片是已知的并且能够以适当的形式和数量相 对彼此设置在转子上。