ОХЛАЖДАЕМЫЙ КОРПУС МАШИНЫ
COOLED MACHINE HOUSING

Изобретение относится к охлаждаемому корпусу машины для приема компонентов статора и ротора электрической машины.
Из EP 1554793 B1 известна покрытая лаком для лакировки окунанием охлаждаемая оболочка корпуса для электрической машины. В изготовленную в виде алюминиевой литой детали оболочку корпуса, проходя в продольном направлении оболочки между ее цилиндрической внутренней стенкой и ее наружной стенкой, встроены несколько охлаждающих каналов. Предусмотренные в угловых областях оболочки корпуса, охлаждающие каналы на одном из торцов оболочки корпуса закрыты при помощи литой стенки, а на противоположном торце оболочки доступны (открыты) снаружи, причем торцы оболочки могут закрываться при помощи опорных щитков. Охлаждающие каналы сообщаются друг с другом через проходящие в поперечном направлении оболочки соединительные каналы, которые выполняются во время процесса литья оболочки корпуса при помощи песчаных стержней.
Для того чтобы обеспечить надежный в эксплуатации спуск, при изготовлении известного литого корпуса песчаные стержни должны располагаться надежно (точно), так как в противном случае может образоваться нежелательно большое количество бракованных деталей ввиду недостаточной герметичности оболочки корпуса. Подобные негерметичности обнаруживаются частично лишь на готовой конечной продукции, имея в качестве последствия дорогостоящие корректировки или ремонты.
В основе изобретения лежит задача предоставить охлаждаемый корпус машины с усовершенствованной оболочкой корпуса, предотвращая упомянутые недостатки.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Для этого оболочка корпуса выполнена или изготовлена из прессованного профиля, в который попарно встроены охлаждающие каналы в качестве пар охлаждающих каналов. Соединения между отдельными охлаждающими каналами пар охлаждающих каналов выполнены в виде отверстий, которые своими высверленными каналами проходят через наружную стенку оболочки корпуса на открытых местах. Поперечные отверстия корпуса, которые образуют цилиндрические отверстия соответствующих соединительных каналов между охлаждающими каналами, закрываются при помощи запорных элементов, предпочтительно в виде запорных винтов (резьбовых заглушек).
Конструкция оболочки корпуса выполнена подходящим образом так, что образованы четыре угловые области со сравнительно большой толщиной стенки, а между ними образованы сравнительно тонкостенные области. Для этого наружная стенка оболочки корпуса имеет, по меньшей мере, приблизительно квадратное поперечное сечение, то есть сама выполнена приблизительно в виде прямоугольника с предпочтительно притупленными внешними углами, в то время как внутренняя стенка имеет по существу форму цилиндра или, по меньшей мере, также приблизительно квадратное поперечное сечение с закругленными областями внутренних углов. Целесообразно охлаждающие каналы проведены в созданных вследствие этого, сравнительно толстостенных, угловых областях, причем в каждой угловой области предусмотрена пара охлаждающих каналов.
Охлаждающие каналы выходят на обоих торцах оболочки корпуса и соответственно начинаются или оканчиваются там. При этом между охлаждающими каналами каждой пары охлаждающих каналов образована канальная или оболочковая перегородка. Каждая из этих канальных перегородок, начинаясь от первого торца оболочки, проходит в продольном направлении корпуса без разрыва до противоположного второго торца оболочки и лишь там имеет разрыв с образованием сквозного канала. Выполненные в виде отверстий соединительные каналы предпочтительно предусмотрены в области первого торца оболочки, который относительно корпуса машины подходящим образом образует сторону A, в то время как сквозные отверстия предусмотрены на противоположном втором торце оболочки, который относительно корпуса машины представляет собой в таком случае сторону B.
Образующее соответствующий соединительный канал отверстие проходит через наружную стенку, начинаясь от образованного вследствие этого цилиндрического отверстия, а также через канальную перегородку близлежащей к цилиндрическому отверстию пары охлаждающих каналов и распространяется в поперечном направлении корпуса сквозь сравнительно тонкостенную область оболочки корпуса для того, чтобы оканчиваться близлежащим охлаждающим каналом пары охлаждающих каналов в соседней угловой области оболочки корпуса. Таким подходящим образом, в итоге образованы три отверстия для образования соответствующего минимального количества соединительных каналов.
Соединение охлаждающих каналов каждой пары охлаждающих каналов на противоположном отверстиям или соединительным каналам торце оболочки, который относительно корпуса машины представляет собой сторону B, происходит при помощи проведенных там в канальных перегородках сквозных каналов. Таким образом, внутри оболочки корпуса образована система каналов с соединенными друг с другом охлаждающими каналами, по которым последовательно протекает охлаждающее вещество в своем направлении потока.
При этом охлаждающее вещество поступает через входное отверстие, которое предпочтительно предусмотрено в области первого торца оболочки (сторона A), и выходит через выходное отверстие, которое предпочтительно предусмотрено там же. Входное и выходное отверстия снова проходят через наружную стенку оболочки корпуса, однако входят в разные охлаждающие каналы двух соседних пар охлаждающих каналов. Входное и выходное отверстия предпочтительно расположены на одной стороне выполненной подходящим образом в виде прямоугольника и имеющей таким образом квадратное поперечное сечение оболочки корпуса и при этом отделены друг от друга расстоянием между двумя охлаждающими каналами соседних пар охлаждающих каналов.
Расположенные с торцов оболочки входы или выходы охлаждающих каналов предпочтительно попарно закрыты при помощи плоских уплотнений. Таким подходящим образом, как на первом торце (сторона A), так и на втором торце (сторона B) оболочки корпуса в каждом случае предусмотрены четыре плоских уплотнения.
Согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления на представляющих собой что-то вроде фланцев или фланцевых поверхностей торцах оболочки расположены имеющие выгнутые контуры углубления, причем такой выгнутый контур адаптирован к внешнему контуру плоского уплотнения. В собранном состоянии плоские уплотнения вложены в эти углубления и прижимаются к оболочке корпуса при помощи опорных щитков корпуса машины, а также при этом подходящим образом упруго деформируются, так что обеспечен наиболее надежный уплотняющий эффект.
Таким образом, закрытые герметично с торцов посредством плоских уплотнений, охлаждающие каналы выборочно соединены друг с другом лишь при помощи проходящих в поперечном направлении корпуса соединительных каналов с одной стороны, а также на противоположном торце оболочки корпуса при помощи расположенных там разрывов или сквозных каналов в канальных перегородках с другой стороны. Охлаждающее вещество, которое поступает через входное отверстие в образованную вследствие этого систему каналов, протекает согласно соответствующему расположению парных охлаждающих каналов, соединительных каналов, а также сквозных каналов сначала по одному охлаждающему каналу первой пары охлаждающих каналов и вследствие разворота при помощи сквозного канала по дальнейшему охлаждающему каналу той же пары охлаждающих каналов, для того чтобы протекать затем по одному из соединительных каналов к следующей паре охлаждающих каналов. Таким образом, последовательно проходятся все охлаждающие каналы пар охлаждающих каналов, и охлаждающее вещество выходит затем через выходное отверстие.
Полученные при помощи изобретения преимущества состоят в частности в том, что благодаря использованию изготовленной из прессованного профиля оболочки корпуса с встроенными охлаждающими каналами и, кроме того, с проходящими в поперечном направлении соединительными каналами в виде проведенных отверстий достигнуто надежное охлаждение при одновременно высокой герметичности охлаждающей системы. Кроме того, могут достигаться малые производственные допуски и высокое качество поверхности. Опорные щитки в сочетании с отдельными плоскими уплотнениями, которые закрывают охлаждающие каналы с торцов, принимают на себя функцию и задачу общеупотребительного до сих пор нажимного кольца. Кроме того, по сравнению с литой деталью выполненная в виде прессованного профиля оболочка корпуса имеет сравнительно низкую пористость и не имеет вовсе или имеет, по меньшей мере, лишь сравнительно небольшое количество повреждений и тем самым практически не имеет дефектов материала.
Далее примеры осуществления изобретения разъясняются более подробно при помощи чертежа. На чертеже:
фиг. 1 показывает на виде в перспективе охлаждаемую оболочку корпуса электрической машины с осевыми охлаждающими каналами,
фиг. 2 показывает корпус электрической машины с оболочкой корпуса согласно фиг. 1 и торцевыми опорными щитками на виде сверху на входное отверстие и выходное отверстие во включающую в себя охлаждающие каналы систему каналов оболочки корпуса,
фиг. 3 показывает поперечный разрез по линии III-III с фиг. 2 с (поперечными) отверстиями для соединения охлаждающих каналов,
фиг. 4 показывает поперечный разрез по линии IV-IV с фиг. 2 c расположенным внутри корпуса зубчатым сердечником статора,
фиг. 5 показывает поперечный разрез по линии V-V с фиг. 2 c соединенными при помощи сквозных каналов охлаждающими каналами соответствующих пар охлаждающих каналов,
фиг. 6 показывает вид с торца на торец (сторону A) оболочки корпуса при снятом опорном щитке с видом на три вложенных в углубления плоских уплотнения и на углубление при извлеченном плоском уплотнении,
фиг. 7 показывает на изображении согласно фиг. 6 расположение плоских уплотнений на торце (стороне B) оболочки корпуса.
Соответствующие друг другу элементы снабжены на всех фигурах одинаковыми ссылочными позициями.
Фиг. 1 показывает оболочку 1 корпуса, которая выполнена в виде прессованного профиля с встроенными охлаждающими каналами с 2а по 5b. Охлаждающие каналы с 2а по 5b расположены попарно в качестве пар с 2 по 5 охлаждающих каналов в стенке, имеющей внутреннюю стенку 6 и наружную стенку 7 оболочки 1 корпуса. По сравнению со сравнительно толстостенными угловыми областями 8 расположенные между ними средние области стенок или участки 9 оболочки 1 корпуса являются сравнительно тонкостенными. Для этого наружная стенка 7 имеет приблизительно форму прямоугольника и таким образом имеет приблизительно квадратное поперечное сечение, причем угловые области 8 притуплены снаружи. Внутренняя стенка 6 имеет также приблизительно квадратное поперечное сечение и выполнена с закругленными внутренними углами 10.
Охлаждающие каналы с 2а по 5b пар с 2 по 5 охлаждающих каналов распространяются по оси в продольном направлении 11 корпуса между двумя торцами 12, 13 оболочки 1 корпуса и проходят параллельно друг к другу. Для разделения охлаждающих каналов пар с 2 по 5 охлаждающих каналов в прессованном профиле оставлены перегородки из материала или канальные перегородки с 2с по 5с между охлаждающими каналами 2а, 2b и 3а, 3b, а также 4а, 4b и соответственно 5а, 5b. Эти перегородки с 2с по 5с из материала на обозначенном далее также как сторона A первом торце 12 оболочки оканчиваются без разрывов, однако на противоположном, обозначенном далее также как сторона B, втором торце 13 оболочки имеют разрывы (фиг. 5).
Фиг. 2 показывает оболочку 1 корпуса, которая собрана при помощи торцевых опорных щитков 14, 15 до корпуса 16 машины. Опорный щиток (опорный щиток A) 14 смонтирован на (расположенном со стороны A) торце 12 оболочки 1 корпуса, в то время как на противоположной стороне на (расположенном со стороны B) торце 13 оболочки 1 корпуса смонтирован опорный щиток (опорный щиток B) 15. В области расположенного со стороны A торца 12 оболочки предусмотрены входное отверстие 17 и находящиеся на расстоянии от него выходное отверстие 18 для охлаждающего вещества. В примере осуществления входное отверстие 17 оканчивается охлаждающим каналом 2а, в то время как охлаждающий канал 5а выходит в выходное отверстие 18.
Фиг. 3 показывает на увеличенном изображении поперечный разрез оболочки 1 корпуса в области расположенного со стороны A торца 12 оболочки. Можно увидеть проходящие перпендикулярно к охлаждающим каналам или к парам с 2 по 5 охлаждающих каналов и таким образом в поперечном направлении 19 корпуса (фиг. 1) отверстия 20 внутри сравнительно тонкостенной области или внутри участков 9 стенки оболочки 1 корпуса. Отверстия 20 проходят через эти тонкостенные области 9, соединяя два расположенных непосредственно друг против друга охлаждающих канала соседних пар охлаждающих каналов, в примере осуществления пары 2 и 3, 3 и 4, а также 4 и 5 охлаждающих каналов. Отверстия 20 проходят на показанных открытых местах через наружную стенку 7 оболочки 1 корпуса, образуя соответствующие цилиндрические отверстия 21. Последние герметично закрыты при помощи запорных элементов 22, например, в виде запорных винтов (заглушек). Таким образом, посредством этих отверстий 20 созданы соединительные каналы между отдельным охлаждающими каналами - в данном случае между охлаждающими каналами 2b, 3b и 3a, 4a, а также 5b, 4b - в области расположенного со стороны A торца 12 оболочки 1 корпуса.
Фиг. 4 и 5 показывают дальнейшие, также увеличенные поперечные разрезы оболочки 1 корпуса. При этом фиг. 5 представляет подобно фиг. 3 расположенную со стороны B область (второго) торца 13 оболочки. Видно, что перегородки с 2с по 5с оболочки между охлаждающими каналами соответствующих пар с 2 по 5 охлаждающих каналов имеют там разрывы с образованием сквозных каналов 23. За счет соединения при помощи обозначенных далее также как соединительные каналы отверстий 20 все охлаждающие каналы с 2а по 5b могут сообщаться друг с другом. При этом за счет различного расположения соединительных каналов 20 на расположенном со стороны A торце 12 оболочки с одной стороны и сквозных каналов 23 на противоположном, расположенном со стороны B торце 13 оболочки с другой стороны охлаждающие каналы включены практически последовательно в направление потока охлаждающего вещества, и поэтому в качестве системы охлаждающих каналов они последовательно проводят охлаждающее вещество после входа этого охлаждающего вещества через входное отверстие 17, после чего охлаждающее вещество выходит через выходное отверстие 18.
На фиг. 4 видно, что перегородки с 2с по 5с оболочки или каналов между расположенным со стороны A торцом 12 оболочки и сквозными каналами 23 в области противоположного, расположенного со стороны B торца 13 оболочки являются сплошными (без разрывов) в продольном направлении 11 корпуса вдоль его оболочки 1 в том смысле, что за исключением сквозных каналов 23 не существуют другие соединения между обоими охлаждающими каналами соответствующих пар с 2 по 5 охлаждающих каналов.
Кроме того, фиг. 4 наглядно показывает введенный в корпус 16 машины и там в оболочку 1 корпуса статор, например в виде пакета активной стали статора с множеством расположенных по периметру, чередующихся зубцов 24а и пазов 24b статора для приема витков или намоток обмотки возбуждения электрической машины, которая может быть электродвигателем или генератором.
На фиг. 6 показан корпус 16 машины при снятом, расположенном со стороны B опорном щитке 15. На имеющемся там торце 13 оболочки в области пар с 2 по 5 охлаждающих каналов расположены имеющие выгнутые контуры углубления 25. В них вставлены гибкие, эластичные, плоские уплотнения 26, которые закрывают имеющиеся там охлаждающие каналы с 2а по 5b соответствующих пар с 2 по 5 охлаждающих каналов. В ходе монтажа опорного щитка B 15 плоские уплотнения 26 прижимаются с торца к корпусу 1 оболочки и таким образом к оболочке 1 корпуса, а также при этом упруго деформируются, так что надежный уплотняющий эффект обеспечен.
Соответствующее расположение уплотнений также предусмотрено на расположенном со стороны A торце 12 оболочки 1 корпуса. Так там, на расположенном со стороны A торце 12 оболочки в области пар с 2 по 5 охлаждающих каналов также предусмотрены имеющие выгнутые контуры углубления 27, в которые в свою очередь вставлены гибкие, эластичные, плоские уплотнения 28. В ходе монтажа опорного щитка A 14 эти плоские уплотнения 28 также прижимаются к оболочке 1 корпуса и при этом в свою очередь упруго деформируются для создания надежного уплотняющего эффекта.
Изобретение не ограничено описанным выше примером осуществления. Наоборот отсюда другие варианты осуществления изобретения могут также предлагаться специалистом, не выходя за рамки изобретения. Кроме того, в частности все описанные в связи с примером осуществления отдельные признаки могут также другим образом комбинироваться друг с другом, не выходя за рамки изобретения.
Так форма поперечного сечения оболочки 1 корпуса с точки зрения как ее наружной стенки 7, так и ее внутренней стенки 6 может отличаться от изображенной формы. Например, внутренняя стенка может иметь форму цилиндра. Также не является необходимым то, что толщина стенки оболочки 1 корпуса увеличивается в направлении по периметру к угловым областям, или стенка между угловыми областями 8 является сравнительно тонкой. Наоборот стенка оболочки 1 корпуса может иметь по всему периметру одинаковую толщину. Важно то, что предусмотрены пары с 2 по 5 охлаждающих каналов, которые в поперечном направлении 19 корпуса предпочтительно расположены на одинаковом расстоянии друг от друга таким образом, что достигается наиболее равномерное охлаждение оболочки 1 корпуса и тем самым корпуса 16 машины.
Также проходящие в поперечном направлении 19 корпуса и образующие соединительные каналы отверстия 20 могут быть в принципе предусмотрены на стороне B, а образующие сквозные каналы 23 разрывы канальных перегородок с 2с по 5с на стороне A оболочки 1 корпуса.
Таким образом, согласно изобретению предоставлен охлаждаемый корпус 16 электрической машины, включающий в себя оболочку 1 корпуса, которая может закрываться с торцов при помощи опорных щитков 14, 15, и в которой проведены несколько осевых охлаждающих каналов с 2а по 5b, которые сообщаются друг с другом при помощи соединительных каналов 20, причем оболочка 1 корпуса выполнена из прессованного профиля с встроенными охлаждающими каналами с 2а по 5b, которые проходят в осевом направлении попарно в качестве пар с 2 по 5 охлаждающих каналов между торцами 12, 13 оболочки, и причем соединительные каналы 20 выполнены в виде отверстий, которые проходят через наружную стенку 7 в виде цилиндрических отверстий 21, которые закрыты при помощи запорных элементов 22.
Список ссылочных позиций
1 Оболочка корпуса.
2-5 Пара охлаждающих каналов.
2a-5b Охлаждающий канал.
6 Внутренняя стенка.
7 Наружная стенка.
8 Угловая область.
9 Область/участок стенки.
10 Внутренние углы.
11 Продольное направление корпуса.
12 Расположенный со стороны A (первый) торец оболочки.
13 Расположенный со стороны B (второй) торец оболочки.
14 Опорный щиток A.
15 Опорный щиток B.
16 Корпус машины.
17 Входное отверстие.
18 Выходное отверстие.
19 Поперечное направление корпуса.
20 Отверстие/соединительный канал.
21 Цилиндрическое отверстие.
22 Запорный элемент/винт.
23 Сквозной канал.
24 Статор.
24а Зубец статора.
24b Паз статора.
25 Расположенное со стороны B углубление.
26 Плоское уплотнение.
27 Расположенное со стороны A углубление.
28 Плоское уплотнение.