Электрическая машина с глубоким охлаждением

 

1 (11), 525203

ОП ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕ И ЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИЯЛЬ@ТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Союз Советскик

Социалистиивских

Республик (51) М. Кл. Н 02 К 9/16 (22) Заявлено 30,07,74 (21) 2048480/07 с присоединением заявки №

ТосударственныР комитет

Совета Министров СССР

w делам изосретений и открытий (23) Приоритет (53)УДК 621.,313.043,,373 (088.8) (43) Опубликовано 15.08,76.Бюллетень №30 (45) Дата опубликования описания 04.11,76 (72) Авторы . П. учинский, Г. Г, Счастливый, Г. М. Федоренко, В, Г. Данько, В, С. Кильдишев, А, А, Чигиринский и Р, И, Третевич (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ГЛУБОКИМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Изобретение относится к электротехнике,,в частности к электрическим машинам, и ! ,может быть испольэовано в мощных турбогенераторах со сверхпроводяшей обмоткой воз- буждения, а также в .сверхпроводящих гене- 5 раторах и двигателях для судового привода.

Иэвестны электрические машины с глубоким охлаждением, содержащие ротор с сверхпроводящей обмоткой воэбуждения и немагнитным цилиндром, электротепловой экран 10 и тепломеханические мосты, соединяющие немагнитный цилиндр с цапфами вала, которые охлаждаются с помощью расположенных на них теплообмеиников частью хладагента, идущего на охлаждение сверхпроводяшей об- l5 могки (l), Это приводит к повышенному расходу,основного хладагента.

Иэвестна электрическая машина с глубоким охлаждением, содержащая устройство подачи и отвода основного и вспомогательного хладагентов с уплотнениями и ротор, включаю ций и себя обмотку воэбуждения, немагнитный цилиндр, соединенный оребренными тепломеханическими мостами с фланцами вала, электротепловой экран, охватываю- а ший немагнитный цилиндр и соединенный с тепломеханическими мостами, и теплоиэолируюшие эаглушки, установленные по торцам немагнитного цилиндра (2) .

B этой электрической машине охлаждение концевых участков немагнитного цилинд1 ра, являющихся тепломеханическими мостами между частью несушего,цилиндра с распсь хоженной под ней сверхпроводяшей обмоткой ,и цапфами вала, имеющими температуру, блиэкую к температуре окружаюшей среды, 1 происходит только по внутренним поверхностям тепломеханических мостов. Такое охлаж дение недостаточно эффективно и является удовлетворительным лишь для электричес,ких маш пт ограцичетптой мощности. С ростом единичной MoU|HocTH толщина, тепломоханических мостов растет, что с учетом ухудшения теплопередачи от наружных слоев мос" та приводит к росту теплопритока во внут ренний объем ротора и - как следствие этого - эначительпому росту расхода основно,го, хладагента, т, е.,хладагонга, идущего непосредстветпто на охлаждение сверхпрово дяшей обмотки.

525203

Такое устройство является наиболее близким предлагаемому.

С целью повышения эффективности охлаждения путем снижения теплопритока к обмотке возбуждения по тепломеханическим мостам и заглушкам в предлагаемой машине наружная оребренная поверхность тепломеханических мостов охвачена разделительными цилиндрами, вакуумноплотно соединенными с поверхностью тепломеханических мостов в местах присоединения электротеплового экрана и с фланцами вала и образующими кольцевую камеру, внутри которой размещены трубки подачи вспомогательного хлад агента в 1б

Такая конструкция электрической машины с глубоким охлаждением позволяет охлаждать не только внутреннюю поверхность тепломеханических мостов, но и наружную, причем охлаждение наружной поверхности 20 проводится вспомогательным хладагентом.,:

С целью устранения загрязнения основного хладагента вспомогательным на Несущем корпусе устройства для подачи вспомогательного хладагента может быть уста«25 новлено дополнительное уплотнение.!

В теплоизолируюших заглушках в плоскости, проходящей через место соединения электротеплового экрана с поверхностью тепломеханических мостов, могут быть выполнены радиальные каналы, соединенные между собой и общим выходом из ротора основного хладагента. Наличие таких каналов позволяет часть основного хладагента с температурой, равной начальной температуре вспомогательного хладагента, использовать для интенсификации охлаждения токоввода, уменьшая тем самым вызываемый, токовводом теплоприток к обмотке возбуждения, а также для осуществления рефрижераторного цикла охлаждения электрической машины.

На фиг, 1 показаны концевая часть ро- 45 тора и подшипниковые щиты электрической машины, продольный разрез; на фиг.2» ротор электрической машины, продольный разрез.

Ротор электрической машины содержит 50 немагнитный цилиндр 1, соединенный оребренными тепломеханическими мостами 2 с фланцами вала 3. Обмотка возбуждения 4 помеI щена внутри немагнитного цилиндра 1, по тор\ цам которого установлены теплоизолирук бб щие заглушки 5, образующие с внутренней поверхностью тепломеханических мостов 2 аксиальные каналы 6. В теплоизолирующих заглушках имеются тепловые экра-! ны 7. Наружный экран 8 охватывает ци-> ®,линдр l и тепломеханические мосты 2, образуя вместе с ними вакуумную полость 0, внутри которой размещен электротепловой экран 10, соединенный с тепломеханическими мостами 2, Устройство для подачи вспомогагельнаго хладагента состоит из дополнительного цилиндра 11 с буртиками, несущего корпуса

12, уплотнения 13, трубок 14 подачихладагента, установленных в шитах 15 электрической машины, и трубок 16 подачи хладагента, размещенных в кольцевых камерах

17.

Стенками кольцевых камер 17 служат наружная поверхность тепломеханических мостов 2, имеющая ребра 13, и разделительные цилиндры 19, вакуумноплотно соединенные с тепломеханическими мостами 2 в местах подсоединения электротеплового экрана 10 к фланцам вала 3. Кольцевые камеры 17 имеют выходные каналы 20, Трубка 21 устройства подачи основного хладагента расположена по оси вращения

PoTopG, В шитах 15 электрической машины установлены уплотнения 22, Поверхность хвостовика вала 23 образует с несущим корпусом 12 устройства подачи вспомогательного хладагента кана1 лы 24, соединенные с аксиальными каналаMB 6 отверстиями 25, выполненными в хвостовиках вала 23.

На несушем корпусе 12 установлено дополнительное уплотнение 26. В варианте электрической машины, представленном на фиг. 2, теплоизолирующие заглушки 5 имеют радиальные каналы 27, соединенные между собой;и внугренним теплоизолированным каналом 28. Общим выходом из ротора основного хладагента является канал с расположенным в нем токовводом 29.

Вспомогательный хладагент по трубкам подачи 16 поступает в кольцевую камеру

17 к месту соединения электротеплового экрана 10 и тепломеханического моста2, Двигаясь внутри кольцевой камеры 17 по каналам, образованным ребрами 18, всп могательиый хладагент забирает основную часть тепла, проникающую снаружи потепломеханическим мостам 2, и выходит через каналы 20 во внутрь расточки статора электрической машины.

Основной хладагент из:внутреннего объема ротора с расположенной в нем обмоткой возбуждения 4 выходит по аксиальным каналам 6, также отбирая при этом часть тепла, проникающую снаружи потепломеханическим мостам. Через отверстие 25 в цапфе вала 23 основной хладагент по

5203

52 б каналам 24 выходит в газосборную каме- ) ру, герметизированную дополнительным уп лотнением 26, разделяющим охлаждающие тракты основного и вспомогательного хладагента, и уплотнением 22, При выполнении электрической машины согласно фиг. 2 отработанный основной хладагент с температурой, равной начальной температуре вспомогательного хладагента, направляется по радиальным каналам

27 и соединительному каналу 28 на охлаждение токоввода 29 и далее в рефрижераторную установку.

В предлагаемой машине уменьшен теплоприток к обмотке возбуждения, В результате этого значительно снижается расход основного хладагента и, соответственно, энергетические затраты на охлаждение, что приводит к повышению к, п, д. электрической машины. Кроме того, за счет охлаждения вспомогательным. хладагентом наружных поверхностей тепломеханических мостов появляется возможность увеличить предельную мощность электрической машины с глубоким охлаждением без ухудшения ее технико-экономических показателей.

2 ° Машина по п.,1, о т л и ч а юО ш а я с я тем, что, с целью устранения загрязнения основного хладагента вспомогательным, на несушем корпусе устройства для подачи вспомогательного хлацагента установлено дополнительное уплотнение, 3. Машина по п. 1, о т л и ч а юш а я с я тем, что в теплоизолируюших заглушках в плоскости, проходящей через место соединения электротеплового экрана с поверхностью тепломеханических мос30 тов выполнены радиальные каналы, соединен ные между собой и общим выходом из ротора основного хладагента, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Швейцарии № 516250,. М,кл.

Н 02 К 9/10, 1972, 2. Авт. св, СССР, № 262240, М. кл, H

02 К 9/16, 1968.

Ф ормула изобретения

1, Электрическая машина с глубоким охлаждением, содержащая устройство подачи и отвода основного и вспомогательного хладагентов с уплотнениями и ротор, включающий в себя обмотку возбуждения, немагнитный цилиндр, соединенный оребренными тепломеханическими мостами с фланцами вала, электротепловой экран,. охватываю6 щий немагнитный цилиндр и соединенный с тепломеханическими мостами, теплоизолируюшие заглушки, установленные по торцам немагнитного цилиндра, о т л и ч а юб ш а я с я тем, что, с цель.э повышенйя эффективности охлаждения путем снижения теплопритока к обмотке возбуждения по тепломеханическим мостам и заглушкам, наружная оребренная поверхность тепломеханических мостов охвачена, разделительными цилиндрами, вакуумноплотно соединенными с поверхностью тепломеханических мостов в местах присоединения электротеплового экрана и с фланцами вала и обраЬЬ зуюшими кольцевую камеру, внутри которой размещены трубки подачи вспомогательного хладагента, 525203

Составитель Q. Румянцев

Ред щуор Г. Мозжечкова Техред (й. 11икович Корректор С- Шекмар

Заказ 5092/593 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4