146705. lajstromszámú szabadalom • Kombinált hűtésű forgórész turbógenerátorokhoz
Megjelent: 1961. december 15. JL , •• • • ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.705. SZÁM 21. d1 55—58. OSZTÁLY — SE—844. ALAPSZÁM Kombinált hűtésű forgórész turbogenerá torokhoz Feltaláló: Dr. Seidner Mihály oki. gépészmérnök, Budapest A bejelentés napja: 1958. július 18. A találmány turbogenerátorokhoz való kombinált hűtésű forgórész, amelynek önmagában ismert módon rotorteste, valamint a rotortest tengelyirányú hornyaiban elhelyezett tekercsei vannak. Ismeretes, hogy gázzal közvetlenül 'hűtött tekereselésű turbómotoroknál a hűtőgáz tengelyirányban vagy sugárirányban áramlik. Tengelyirányú áramlás esetén a hűtőgáz -a rotortest homlokoldalain át lép a hornyokban elhelyezett üreges vagy profűozott vezetőkbe és innen a rotortest tengelyirányibam vett közepén a légrésibe távozik. Sugárirányú áramlás esetén a hűtőgáz a horony fenekén kialakított csatornából jut a vezetők sugárirányú járataiba és innen a légrésbe. Ismeretes olyan-- megoldás ils, amelynél a hűtőgáz az állőrész nyomás alatt álló szellőző réseiből áramlik a légrésen át a tekercsek sugárirányú járataiba, majd a tekercsekben tengelyirányban áramolva ismét sugárirányban halad és a légrésen át az állórész depresszió alatt álló szellőző réseibe távozik. Az üreges vagy profilírozott vezetők a. tengelyirányban áramló hűtőközeg szempontjából nagy hőátadó felületet alkotnak és ezzel viszonylag nagy rotorteljesítményt tesznek lehetővé. Minthogy azonban a hűtőgáz viszonylag hosszú úton áramlik, nagy statikus és dinamikus nyomásra van 'szükség. Ehhez járul, hogy a vezetők hasznos keresztmetszetének jelentős részét a hűtőgáz járata foglalja el. Mint ismeretes, a vezetőkből kihasított hasznos keresztmetszet pótlása végett a hornyok alakja a fogkeresztmetszet rovására kifelé bővülő trapéz. A hűtőgáz sugárirányú áramoltatása esetén viszont nincs szükség arra, hogy a hűtőgáz statikus és dinamikus nyomása viszonylag nagy legyen és a vezetők hasznos keresztmetszetét sem kell a hűtőgáz járatainak létesítése végett jelentősen csökkenteni. A hűtőgáz sugárirányú áramlására berendezett rotor teljesítőképessége azonban a hőátadó felületek csökkenése miatt kisebb a tengelyirányú hűtőgáz áramlás esetén elérhető teljesítő képességnél. A találmány célja a sugárirányú közvetlen gázhűtéssel ellátott turborotorok teljesítőképességének lényeges növelése. A találmány alapja az a felismerés, hogy a víz hőátadása tényezője többszöröse a gáz alakú hűtőközegek hőátadási tényezőjének? Gázhalmazállapotú és folyékony halmazállapotó hűtőközeg együttes alkalmazása, vagyis kombinált hűtés esetén tehát a tekercsekben előálló melegveszteség nagyolbb részét a víz veszi át. De a víz fajlagos melegfelvevő képessége is többszöröse a gázénak. A rotor fogaiban kialakított szűk keresztmetszetű járatokon át tehát vízzel lényegesen több meleg szállítható el, mint __ gázzal. A találmány ennek megfelelően oly turborator, amelynek gázhalmazállapotú és folyékony halmazállapotú hűtőközeggel dolgozó kombinált hűtőrendszere van és ebben a gáz alakú hűtőközeget vezető járatok közvetlenül a tekercseket alkotó vezetőkön, a folyékony hűtőközeget vezető járatok pedig a rotortesten haladnak át. A vezetőket tehát a gáz alakú hűtőközeg közvetlenül, a folyékony halmazállapotú hűtőközeg pedig a tekercsek szigetelésén és a rotor vastestén át közvetve hűti. A rotor kétféle halmazállapotú közeggel való kombinált hűtése a gyártási költségeket némileg növeli ugyan, az ilyen rendszerű hűtéssel elérhető gazdasági előnyök folytán azonban a viszonylag nagyobb költségek bőven megtérülnek. Á rotor kizárólag gázhalmazállapotú hűtőközeggel való hűtésekor ugyanis a melegveszteségeket teljes egészükben a hűtőgáz vezeti el. Folyékony halmazállapotú hűtőközeggel, nevezetesen vízhűtéssel kombinált gázhűtés esetében viszont a hűtőgáz a melegveszteségeknek mindössze 30%-át vezeti el, a többi a hűtővízzel távozik. A rotor teljesítménye ennek következtében jelentősen megnövekszik, úgyhogy a találmány szerinti közvetlen gázhűtés és közvetett vízhűtés kombinációjával a fajlagos rotorteljesítmény maximálisra fokozható. A rotorteljesíitmény növekedésével a tekercsfejekben keletkező melegveszteség is a szokásos értéknek két-háromszorosáira növekszik. Ez a melegtöbblet azoimban a hűtőgáz mennyiségének és a hőátadó felületeknek, valamint a gáz sebességének és nyomásának növelésével a megengedett melegedési 'határokon belül elszállítható.
