[发明专利]具有直接引风冷却的发电机的溢流通道

说明书

本发明涉及发电机的领域。它涉及一按引风冷却原理工作的发电机，其中设置在发电机转子轴上的主风扇把由发电机的发热元件所加热的冷却介质从发电机中吸出，并以基本上垂直于转子轴的方向输送到一冷却装置。这里被主风扇以旋涡方式和高速喷射出的冷却介质由一具有冷却通道的外壳所接收，并通过至少一个射流溢口而引到冷却装置。

在根据引风冷却原理而工作的发电机中，被发电机热元件所加热的冷却介质由一安装在转子轴上的主风扇将它从发电机中吸出。这些主风扇一般是设置在发电机的前侧和后侧，并有一通道系统把由主风扇吸出的冷却介质引到一个大多是位于发电机下部的地坑内的冷却装置中。于是当冷却介质流经基本上延伸在发电机整个长度上的冷却装置时，其中的热量就被吸出，而冷却介质在整个长度上以通过沟槽的方式重新送到发电机内部的发热元件上，从而构成一闭合的冷却回路。

为了满足今天在有限功率的发电机中对转子冷却的需要起见，对冷却介质的有效和无损耗的通道引导是必不可少的。冷却介质的关键位置是在主风扇把受热的冷却介质从发电机内部空间吸出的头部和前端区域。热的冷却介质在那里以高的旋涡状和高速而进入一冷却通道，它的任务是把冷却介质向下引入一冷却装置。为了不增加发电机的长度起见，此冷却通道应尽量保持狭一些为宜。由主风扇从发电机内部吸出的气流被分解成两个分量。一部分是从发电机内部流出而与转子轴平行的冷却介质，另外还有一部分通过主风扇而成为旋转状的冷却介质。冷却通道使这部分旋涡状的气流偏向而垂直于转子轴，并把从各个方向垂直于转子轴的气流集合起来向下引导。

冷却介质在圆形对称的风扇中向垂直于转子轴的偏转大多是借助于所谓的板式扩散器来实现的。这种板式扩散器基本上是一个环绕着主风扇的管子，并在风扇的下游在气流方向上开启成一喇叭口而形成一垂直于转子轴和平行于发电机前端的平的圆环。因此冷却介质可直接在主风扇处进行分道和有控制地予以扇出。冷却通道外壳一般是设计成像发电机外壳一样，并基本上以一圆形环绕着冷却通道，只有在通向地坑的一侧是开启的，以便于冷却介质向下流动。

这种冷却介质流的通道方式其问题在于：在冷却介质流中至少出现一个溢口。这是因为由风扇吸出的向上和侧向的整个冷却介质是旋转涡状的，所以必须流经冷却通道中的一个区域，其中在流动方向上位于冷却通道外壳的开口直前向下的隘口处，由于高速而发生冷却介质的旋涡和分离，由此而产生的压降将使冷却介质的通过能力和效率降低到不能接受的程度。

因此，本发明的任务在于提供使冷却介质从主风扇到冷却装置的通道安排，其功能如下：

·降低冷却介质在隘口处的高速并使气流均匀，

·使发电机轴向的结构更紧凑(缩短机器的外壳长度)，

·减小转子中的机械应力(短的轴承距离)，

·提供更好地影响转子动力学的可能性(改变轴承距离和/或轴颈直径)。

此任务是在上述类型的发电机中通过以下措施来解决的，即冷却通道外壳至少具有一个溢流通道，它通过一在隘口前面的流入区来接收由主风扇吸入冷却通道的冷却介质，把冷却介质在隘口周围引导并输送到一在气流方向上位于隘口下游的流出区，在那里冷却介质重新流入冷却通道外壳中。

下面根据实施例结合附图对本发明进行详细说明，其中：

图1以引风冷却原理工作的发电机的示意图，

图2冷却通道外壳的原始概念，

图3具有外部溢流通道的冷却通道外壳，

图4具有内部溢流通道的冷却通道外壳，

图5具有外部溢流通道的冷却通道外壳的发电机的透视图。

图1表示一以引风冷却原理工作的发电机的纵向截面示意图。发电机在前侧和后侧由机壳端盖13所限定，并在纵向具有一圆筒形的机器外壳14。外壳内设有一由叠片组20构成的定子组装，其中在各叠片组20之间设有径向的通风间隙26。在定子组装中心设有一转子22，其转子轴12安装在位于基座24上的支架轴承25内。

基座24具有一地坑10，它在轴向延伸到机器外壳14的整个长度，并基本上占有机器外壳14的整个宽度。在地坑10中设有一发电机的冷却装置23。在此情况下，冷却装置23的入口与装在转子22两侧的主风扇11的流出空间相连，而冷却装置23的出口则注入一补偿空间16。主风扇11是固定在转子轴12上并以与转子22相同的速度旋转。流经发电机的冷却气体的途径用箭头来表示。在图中冷却回路仅在机器的半边予以表示，因为气流情况基本上是左右对称的。