Охладительный элемент

ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и 942211 Союз СоветсиииСоцивпистичесиикРеспублик(23)Приоритет авт. свид-ву 1)М. Кл,Н 92 К 9/2 Н 02 К 1/2 1) 2498475/24-0 ки еударктвкииый комитв СССР о долам изабрвтеиий и открытий.82 Дат Данилеви ч, Н. Ф, Куз ьмин, Л.А. С хан и Г,К,Сапунов Сьв. 2) Авторы изобрегени Заявител 54) ОХЛАДИТЕЛЬНЫ 1 ЗЛЕМЕ х канавки осубкой объем. элемент статора Изобретение относится к электро- машиностроению и может быть использовано преимущественно в крупных электрических машинах со статорами, имеоцими жидкостное, в частности водяное, охлаждение сердечника.5Известный охладительный элемент образован сегментными плитами из теплопроводного материала, собранными в кольцеобразный блок, в котором выполнены кольцевые канавки.В каждую кольцевую канавку укладывается охладительная трубка, концы которой выводятся за пределы блока для подачи и слива охлаждающей жидкости. Охладительная трубка в поперечном сечении имеет бочкообразную Форму и, будучи вложенной в кольцевую канавку, несколько выступает за пределы блока 1.гоВместе с тем, в,углатается незаполненный трПри сжатии охладительного а между пакетами сердечника выступающая часть трубки вдавливается внутрь канавки, чем и обеспечивается плотное прилегание стенокохладительной трубки к стенкам канавки блока. Однако такое конструктивное исполнение охладительного элемента предусматривает высокую точностьизготовления и сборки его элементов. Необходимость выдержки точности размеров поперечного сечениякольцевых канавок блока и трубки псвсему периметру блока для обеспечения плотного соприкосновения и стенок усложняет технологию их изготовления и контроля, а необходимостьустановки, охладительных трубок вкольцевые канавки блока при сборкес ердечника статора усложняет технологию сборки,К тому, же эффективность такихохладительных элементов низка, таккак теплоотвод в них осуществляется, в основноч, в местах сопри",косновения трубок и пакетов желе 3 91221 за сердечника, (еплопередаче же от охл ад и т вл ь ны х трубок к блокуи от блока к сердечнику затруднена ввиду наличия зазора между стенками охладительных трубок и блока Особенно низка эффективность охлаждения наиболее нагревающейся зубцовой зоны сердечника, поскольку охладительные трубки в ней не прокладываются,Известен также охладительный О элемент, который имеет змеевик, выполненный из металлической трубки и раэмсщенный в отливке, представляющей собой сегментную плиту. При из готовлении охладительного элемента та;сой конструкции змеевик укладывается в специальную Форму и заливается расплавленным металломмо-гут быть применены сплавы алюминия, имеющие низкую температуру плавления) Форма, в которую помещается змеевик,в.1 попняется с припуском на размер сегмента сердечника. Для подачи и слива охлаждающей жидкости концы змеевика выведены наружу После литья охлади тельный элемент подвергается очистке и механической обработке по размерам сегмента железа сердечника статора. Охпадительный элемент может быть выполнен в двух вариантах: с заходом или без захода змеевика в зубцовую зону 21.Однако теплоотводящие свойства указанного охладительного элемента низкие, С целью недопущения значительного увеличения аксиальных размеров сердечника статора, что привело бы к ухудшению параметров машины, охладительные элементы такой конструкции выполняются тонкими, а это обуславливает невозможность при 4 О менения для изготовления змеевика трубок большого диаметраЧерез трубку малого диаметра протекает меньше охлаждающей жидкости, а для увеличения ее расхода через охладитель ный элемент необходимо увеличить давление на входе, что, в свою очередь, приводит к ухудшению условий работы уплотнительных устройств и к допопнительным затратам энергии для прокачивания хладагента через охладительный элемент, иаиоолее ин-: тенсивно теплосбмен протекает в зоне расположения трубок змеевика, однако трубки занимают небольшую долю всей 55 площади охладительного элемента, что снижает его теплоотводящие свойства, Кроме того, теплоотвод через 1 4охлади тел ьный элемент такой конс тру кции многоступенчатый: от железа сердечника к металлу, которым залит эмеевик, затем от него к металлу трубокзмеевика и, наконец, от трубок змеевика к охлаждающей жидкости. Многоступенчатость теплоотвода значительно снижает эффективность охладительного элемента. Ввиду того, .чтолитой металл охладительного элементаможет имет рыхлости и пустоты, натрубках змеевика не должно быть тре-щин, опасность возникновения которых наиболее вероятна в местах изгиба трубок, Поэтому внутреннийрадиус изгиба трубки должен быть неменее 1,5 ее диаметра.Следовательно, принимая во внимание небольшую ширину и толщину зубца, в него можно ввести только трубку малого диаметра, которая не обеспечивает эффективного охлаждениязубцовой зоны. Наряду с низкими теплоотводящими свойствами такой охладительный элемент имеет также и низкую технологичность изготовления,При изготовлении змеевика затруднительно отрихтовать трубку так, чтобы все его зьенья лежали в однойплоскости. Требуется изготовлениеспециальной формы для заливки змеевика расплавленным металлом и оснастки для закрепления его в среднейплоскости формы. Все это значительно увеличивает трудоемкость изготовления и снижает технологичность.Кроме того, после затвердевания расплавленного металла требуется извлечение охладительного элемента изФормы, обрубка очистка его и последующая механическая обработка. Всеэти операции проводятся в литейномцехе с вредными и тяжелыми условиями труда.Цель изобретения - улучшение теплоотводящих свойств охладительногоэлемента при повышении технологичности его изготовленияДля достижения поставленной цели охладительный элемент снабженторцовыми крышками, герметично соединенными с плитой, и последняя выполнена в виде решетки, внутренниеперегородки которой имеют каналы,соединяющие последовательно ячейкирешетки, образующей упомянутую змеевиковую полость,Теплопередача от железа сердечника к охлаждающей жидкости на боль5 9122 шей поверхности охладительного элемента осуществляется непосредственно через тонкие торцовые крышки, Перегородки решетки плиты предотвращают смятие охладительного элемента при опрессовке сердечника статора. Они расположены так, что охлаждающая жидкость проходя через полости-ячейки охладительного элементе, проходит также и через его зубцовую 10 зону. Ввиду того, цто перегородки выполнены относительно тонкими, и размещены в значительном объеме охлаж" дающей жидкости (между полостями- ячейками), они хорошо охлаждаЮтся, 15 что и обеспечивает эффективность теплоотвода в зоне перегородок-реберПолости-ячейки соединены последовательно и обеспечивают последовательное прохождение охлаждающей жид кости через все полости-ячейки и равномерное охлаждение всей площади торцовых крышек охладительного эле в мента.Предлагаемая конструкция охлади тельного элемента, помимо улучшения его теплоотводящих свойств, обеспечивает также более совершенную технологию изготовления, так как при изготовлении такого. охладительного эле-З 0 мента исключаются трудоемкие, с вредными и тяжелыми условиями труда операции литья и механической обработки отливок, которые заменяются прогрессивными и высокопроизводительными35 операциями штамповки для изготовления торцовых крышек и решетчатого корпуса и контактной сварки для их герметичного соединенияНа фиг. 1 изображен охладитель 40 ный элемент, общий вид; на фиг, 2- то же, поперечный разрез; на фиг.3 и ч - разрез А-А на фиг, 1 (варианты соединения полостей-ячеек охладительного элемента каналами); на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1 (се 45 чение охладительного элемента в месте присоединения отводящей трубки).Охладительный элемент содержитрешетчатый корпус 1, торцовые крышки 2 и 3, герметично закрывающие полости-ячейки ч решетчатого корпуса1 с торцов, и герметично соединенные с решетчатым корпусом 1 подводящую трубку 5 и отводящую трубу 655Для обеспечения равномерного теплоотвода со всей поверхности охладительного элемента перегородкиобразующие полости-ячейки 1, распо 11 6ложены так, цто обеспечивают проходохлаждающей жидкости также и череззубцовую зону. Полости-ячейкипоследовательно соединяются междусобой каналами 8, выполненными в перегородках 7. Изображенный на фиг.3один из возможных вариантов выполнения каналов 8 можно осуществитьэлектроискровой обработкой, При отсутствии оборудования для электроискровой обработки каналы 8 можновыполнять более просто, например,как показано на фиг, ч, или же выполнять их сквозными, те, нд всютолщину решетки. В случае примененияв конструкции сердечника статорастяжных шпилек в необходиммх местахна перегородках 7 предусматриваются утолщения 9, в которых выполняются отверстия 10 для прохода стяжек шпилек. Такие же отверстия 11выполняются и в торцовых крышках2 и 3. Для обеспечения более высокого расхода охлаждающей жидкости концытруб 5 и 6 в местах их соединенияс решеткой выполняются овальной формы, что повзоляет увеличить проходное сечение этих труб, Решетка иторцовые крышки могут быть изготовлены известными методами штамповки;операциями вырубки и пробивки с последующей механической обработкойпри необходимости,Герметичное соединение торцевыхкрышек 2 и 3 с решеткой плиты можноосуществить методом контактной сварки, например, роликовой сваркой илипродольно-стыковой сваркой по методу А,М.Игнатьева 3 1.Герметичное соединение труб с плитой осуществляется пайкой или сваркой,При работе охлаждающая жидкостьчерез трубу 5 подается в охладительный элемент, пройдя который, сливается через трубу 6, отводя тем самымтепло из сердечника статора.В связи с тем, что в заявленномохладительном элементе полости-ячейки имеют большой суммарный объем и площадь проходного сечения, а площадь проходного сечения труб 5 и 6 в мес" тах их соединения с решеткой плиты можно увеличить за счет придания им овальной формы, ликвидируется необходимость увеличения давления охлаждающей жидкости на входе в охладительный элемент, Это приводит к улучшению условий работы уплотнитель 7 9 ч 221 ных устройств системы охлаждения сердечника статора и к снижению расхода энергии для прокачивания охлаждающей жидкости, В охладительном элементе новой конструкции значительно увеличена поверхность наиболее интенсивного теплообмена, Так, в спроектированном для опытного гидрогенератора Нурекской ГЭС охлади- тельном элементе сердечника статора 10 по аналогии с известной конструкцией с трубчатым змеевиком) поверхность наиболее интенсивного тепло- обмена, т.е. поверхность, к которой прилегает змеевик, составляет 104 от всей поверхности охладительного элемента.В охладительном же элементе предлагаемой конструкции для того же гидрогенератора поверхность наиболее интенсивного теплообмена составляет 63, т,е. увеличена в шесть с половиной раз.В новом охладительном элементе теппопередача от нагревающегося 25 сердечника статора к охлаждающей жидкости происходит через тонкие (1,5 мм) торцовые крышки, при этом теплопроводность слоя, разделяющая охлаждающую жидкос 1 ь и железо сердечника, увеличивается более, чем в 3 раза по сравнению с известной конструкцией.В предлагаемой конструкции охлади- тельного элемента значительно улуч 35 вено охлаждение зубцовой зоны сердечника статора благодаря свободной циркуляции охлаждающей жидкости через эубцовую зону,Охладительный элемент новой кон 40 струкции более технологичен в изготовлении, так как не требует изготовления специальной Формы для заливки змеевика и оснастки для закрепления его в Форме. Отсутствуют также 1 8технологические операции заливки змеевика расплавленным металлом, обрубку и зачистки отливки, которые выполняются в литейном цехе с тяжелыми и вредными условиями труда, При массовом или серийном производстве как решетчатый корпус, так и торцовые крышки могут быть изготовлены высокопроизводительными методами штамповки, что позволяет повысить производительность и улучшить условия труда, а также удешевить их производство.Формула изобретенияОхладительный. элемент, преимущественно для сердечника статора электрической машины, выполненный в виде плиты иэ теплопроводного материала, имеющей змеевиковую полость и трубы для подвода и отвода охлаждающей жидкости, сообщающиеся с укаэанной полостью, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения теплопроводящих свойств при повышении технологичности, он снабжен торцовыми. крышками, герметично соединенными с плитой, и последняя выполнена в виде решетки, внутренние перегородки которой имеют каналы, соединяющие последовательно ячейки решетки, образующей упомянутую змеевиковую полость.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Швеции 8 ф 312372,кл . Н 02 К 9/19, 19692. Авторское свидетельство СССРИ 252452, кл. Н 02 К 1/20, 1968,3. Сергеев И.П., Фейгенсон М.С.,Электрическая контактная сварка.М., Машгиэ, 1958, с. 8,М 2211У уНИИПИ Заказ 1860/ Тираж 721 Подписное филиал ППП "Патент", .Ужгород,ул.Проектная,