用于將在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間設(shè)置的間隙中軸向地流動(dòng)的冷卻流體的至少一部分 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將在旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尤其渦輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間設(shè)置的間隙中軸向地流動(dòng)的冷卻流體的至少一部分轉(zhuǎn)向的裝置。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尤其用于渦輪發(fā)電機(jī)的具有轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子單元以及涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，尤其渦輪發(fā)電機(jī)，其具有定子和轉(zhuǎn)子。
[0003]本發(fā)明還涉及一種用于冷卻具有轉(zhuǎn)子和定子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尤其渦輪發(fā)電機(jī)的方法，其中將冷卻流體導(dǎo)入到軸向地在轉(zhuǎn)子和定子之間延伸的間隙中。
【背景技術(shù)】
[0004]渦輪發(fā)電機(jī)形式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)在發(fā)電廠中用于產(chǎn)生電能。對(duì)此，將渦輪發(fā)電機(jī)機(jī)械地與至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)和/或蒸汽輪機(jī)耦聯(lián)，其中渦輪發(fā)電機(jī)連同燃?xì)廨啓C(jī)一起形成渦輪組。
[0005]在旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)行期間，必然在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和/或定子之間產(chǎn)生熱量。該損耗熱量通過借助于旋轉(zhuǎn)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而產(chǎn)生。
[0006]在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子和/或轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的熱量必須為了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的安全運(yùn)行而從旋轉(zhuǎn)電機(jī)中導(dǎo)出。這尤其是必需的，因?yàn)樵诙ㄗ雍?或轉(zhuǎn)子上存在電絕緣部，所述電絕緣部自達(dá)到特定溫度起會(huì)被損壞，這會(huì)引起有害的電短路。從旋轉(zhuǎn)電機(jī)中導(dǎo)出的熱量越多，就能越高地充分利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)的能力，這隨之帶來相應(yīng)的功率提高。
[0007]通常，為了從旋轉(zhuǎn)電機(jī)中導(dǎo)出熱量或?yàn)榱死鋮s旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子和/或轉(zhuǎn)子應(yīng)用呈環(huán)境空氣、水、氫和/或包含氫的混合物的形式的冷卻流體。冷卻流體在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的兩個(gè)軸向端部處軸向地被導(dǎo)入到定子和轉(zhuǎn)子之間并且通常在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的中央徑向地從旋轉(zhuǎn)電機(jī)中被導(dǎo)出。
[0008]在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子和/或轉(zhuǎn)子中的熱量產(chǎn)生通常不均勻地進(jìn)行。這就應(yīng)表示:存在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的如下區(qū)域，在所述區(qū)域中產(chǎn)生比旋轉(zhuǎn)電機(jī)的其他區(qū)域中更多的熱量。其中產(chǎn)生更多熱量的和/或未充分冷卻的區(qū)域也稱作為“熱點(diǎn)(hot-spot)”。在這種熱點(diǎn)中能夠通過運(yùn)行引起的熱量產(chǎn)生比在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的加載更少熱量的區(qū)域更快地引起不允許的且有害的過熱。由此，常規(guī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)僅在下述情況下能夠充分利用，即設(shè)置在熱點(diǎn)中的材料允許旋轉(zhuǎn)電機(jī)的安全運(yùn)行。
[0009]此外，在常規(guī)地應(yīng)用例如環(huán)境空氣形式的冷卻流體來導(dǎo)出熱量的情況下不利的是:環(huán)境空氣在到達(dá)熱點(diǎn)時(shí)已經(jīng)如此多地吸收來自旋轉(zhuǎn)電機(jī)的其他區(qū)域中的熱量，使得充分地冷卻熱點(diǎn)不再是可行的。因此，借助于常規(guī)的散熱，尤其在利用環(huán)境空氣的條件下，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的安全運(yùn)行僅能夠直至通過存在于熱點(diǎn)中的熱負(fù)荷所引起的充分利用上限持續(xù)安全地運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是:提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尤其渦輪發(fā)電機(jī)的可充分利用率并且實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的安全運(yùn)行。
[0011]用于將在旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尤其渦輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間設(shè)置的間隙中軸向地流動(dòng)的冷卻流體的至少一部分轉(zhuǎn)向的根據(jù)本發(fā)明的裝置具有能在間隙中以及在轉(zhuǎn)子的外側(cè)的能預(yù)設(shè)的部段上設(shè)置的至少一個(gè)葉片，所述葉片構(gòu)成和能夠設(shè)置成，使得借助所述葉片能夠?qū)⒃陂g隙中流動(dòng)的冷卻流體的一部分徑向地朝定子的方向轉(zhuǎn)向。
[0012]該裝置具有至少一個(gè)連接元件，經(jīng)由所述連接元件能夠?qū)⑷~片與轉(zhuǎn)子連接，其中平行于轉(zhuǎn)子的縱軸線延伸的至少一個(gè)穿通開口設(shè)置在連接元件上，使得沖擊到連接元件上的冷卻流體的一部分能夠軸向地流過所述穿通開口。該裝置在需要時(shí)也能夠具有兩個(gè)或更多個(gè)連接元件，所述連接元件的數(shù)量優(yōu)選對(duì)應(yīng)于裝置的葉片的數(shù)量。連接元件也能夠具有平行于轉(zhuǎn)子的縱軸線設(shè)置的兩個(gè)或多個(gè)穿通開口。穿通開口優(yōu)選具有針對(duì)其由冷卻流體的一部分穿流而優(yōu)化的橫截面。
[0013]通過葉片將軸向地設(shè)置在轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙中的冷卻流體的一部分徑向向外朝定子的方向加速。由此能夠?qū)⒏酂崃繌亩ㄗ拥募虞d有冷卻流體的被轉(zhuǎn)向的部分的部段導(dǎo)出進(jìn)而將該部段更好地通過對(duì)流冷卻。優(yōu)選地，借助于葉片冷卻設(shè)置在定子上的熱點(diǎn)。
[0014]定子的進(jìn)而旋轉(zhuǎn)電機(jī)的改進(jìn)的冷卻實(shí)現(xiàn)提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)的滿載能力和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的安全運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠存在于新造的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中。已經(jīng)存在的旋轉(zhuǎn)電機(jī)也能夠加裝根據(jù)本發(fā)明的裝置。
[0015]如果需要的話，根據(jù)本發(fā)明的裝置也能夠具有兩個(gè)或更多個(gè)葉片，所述葉片能夠設(shè)置在轉(zhuǎn)子的軸向延伸部之上和/或在呈葉片排形式的轉(zhuǎn)子的環(huán)周之上。
[0016]優(yōu)選地，葉片構(gòu)成為徑向葉片，在間隙中流動(dòng)的冷卻流體的一部分沖擊到所述葉片上。徑向葉片是已知的并且能夠以適當(dāng)?shù)男问胶蛿?shù)量相對(duì)彼此設(shè)置在轉(zhuǎn)子上。
[0017]優(yōu)選地，葉片和連接元件為了構(gòu)成單個(gè)構(gòu)件而彼此連接。這使簡單地操作葉片和連接元件以及簡單地將葉片和連接元件設(shè)置在轉(zhuǎn)子上是可行的。葉片為了構(gòu)成單個(gè)結(jié)構(gòu)單元尤其材料配合地與連接元件連接。
[0018]本發(fā)明優(yōu)選包括能以在轉(zhuǎn)子的環(huán)周上分布的方式設(shè)置在轉(zhuǎn)子的能預(yù)設(shè)的部段上的兩個(gè)或更多個(gè)葉片。經(jīng)由能設(shè)置在轉(zhuǎn)子的能預(yù)設(shè)的部段上的葉片的數(shù)量及其造型能夠改變冷卻流體的由葉片徑向地朝定子的方向轉(zhuǎn)向的部分的大小，以便產(chǎn)生最佳的冷卻結(jié)果。
[0019]優(yōu)選地，葉片是鼓形葉輪徑流式鼓風(fēng)機(jī)的葉片，所述鼓形葉輪徑流式鼓風(fēng)機(jī)與轉(zhuǎn)子連接。鼓形葉輪徑流式鼓風(fēng)機(jī)是已知的并且在圍繞其縱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生徑向的流體流，借助所述流體流能夠冷卻定子上的至少一個(gè)熱點(diǎn)。優(yōu)選地，鼓形葉輪徑流式鼓風(fēng)機(jī)的每個(gè)葉片都是本發(fā)明意義上的葉片。
[0020]在鼓形葉輪徑流式鼓風(fēng)機(jī)上優(yōu)選設(shè)置有平行于轉(zhuǎn)子的縱軸線延伸的至少一個(gè)穿通開口，使得沖擊到鼓形葉輪徑流式鼓風(fēng)機(jī)上的冷卻流體的一部分能夠軸向地流過穿通開口。在鼓形葉輪徑流式鼓風(fēng)機(jī)上也能夠設(shè)置有平行于轉(zhuǎn)子的縱軸線設(shè)置的兩個(gè)或更多個(gè)穿通開口。穿通開口優(yōu)選具有針對(duì)其由冷卻流體的一部分穿流而優(yōu)化的橫截面。
[0021]用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尤其渦輪發(fā)電機(jī)的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子單元具有轉(zhuǎn)子和設(shè)置在轉(zhuǎn)子的外側(cè)的能預(yù)設(shè)的至少一個(gè)部段上的、根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案中的任一個(gè)或其任意的組合的至少一個(gè)裝置。能夠用于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尤其渦輪發(fā)電機(jī)的所述轉(zhuǎn)子單元相應(yīng)地結(jié)合有上面關(guān)于裝置所提出的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，尤其渦輪發(fā)電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子以及根據(jù)裝置的上述設(shè)計(jì)方案中的任一個(gè)或其任意的組合的裝置。相應(yīng)地能夠具有上述轉(zhuǎn)子單元的所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)相應(yīng)地結(jié)合有上面關(guān)于裝置所提出的優(yōu)點(diǎn)。特別地，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠在高的滿載下安全地運(yùn)行。
[0023]依照根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻具有轉(zhuǎn)子和定子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尤其渦輪發(fā)電機(jī)的方法，將導(dǎo)入到轉(zhuǎn)子和定子之間軸向延伸的間隙中的冷卻流體的一部分在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的能預(yù)設(shè)的至少一個(gè)部段上徑向地朝定子的方向轉(zhuǎn)向。該方法相應(yīng)地結(jié)合有上面關(guān)于裝置所提出的優(yōu)點(diǎn)。
[0024]導(dǎo)入到間隙中的冷卻流體的部分優(yōu)選借助于至少一個(gè)設(shè)置在間隙中以及設(shè)置在轉(zhuǎn)子的外側(cè)上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的能預(yù)設(shè)的部段中的葉片徑向地朝定子的方向轉(zhuǎn)向。優(yōu)選地，在轉(zhuǎn)子的外側(cè)上設(shè)置有兩個(gè)或更多個(gè)葉片、例如呈葉片排的形式的葉片。葉片在轉(zhuǎn)子的外側(cè)上的設(shè)置方案是實(shí)現(xiàn)該方法的結(jié)構(gòu)上簡單且成本適宜的途徑。葉片能夠構(gòu)成為鼓形