专利名称：灯泡式发电机内的配置的制作方法
技术领域：
本发明的领域本发明涉及一种灯泡式发电机的改进型配置，它包括一设置在沿其流动并朝着透平方向流动的水流内的发电机壳体，所述配置包括用来除去发电机工作过程中所产生的过剩热量的装置，所述装置包括一些构件，这些构件装配起来可以用作冷却剂和/或经加热的发电机空气的流动通道，以间接或直接地冷却所述发电机空气。
已有技术一种用来冷却灯泡式发电机的已知技术包括诸个位于发电机壳体或灯泡状物内的水/空气热交换器，所述水是藉助一些位于发电机进水轴下方的管子而从外界供送来的。这一配置常常受到一些问题的困扰，尤其是因河水质量而需要进行过滤。
已有人提出将所述灯泡状物用作热交换器，以避免所述的这些问题。在这样一种配置中，所述灯泡状物的壁是制造成双层的，并位于所述鼻部的锥形部分内，因此那里设置有一水/水交换器(“双层冷却器”)。位于中间位置内的水是借助诸泵而循环通过传统的水/空气交换器的。即使这种已有技术系统可以较佳工作，但是仍具有某些弱点，尤其是需要花费额外费用，这些费用包括需要进行大量的焊接作业、需要昂贵的材料等，所述灯泡状物壁的耐热性是相对较大的。因此，对于冷却表面必需的要求将影响所述灯泡状物或发电机壳体的鼻部的尺寸大小。
挪威专利155.305(SA Alsthom-Atlantique)涉及一种密封在一壳体内的浸没式装置，其中，外部的冷却是借助那些循环通有冷却空气的冷却管来实现的，所述冷却管设置在发电机壳体的外侧，以借助流过水槽的水使冷却剂气体冷却。
美国专利4,524,285(Rauch)涉及一种流体动力装置，它包括一第一管形壳体、一第二壳体以及一第三壳体，所述第二壳体具有一设置在第一壳体内的锥形前部，并容纳着一个发电机，所述第三壳体是设计成具有一与第二壳体的锥形部分相对的锥形部分。流经第一壳体的水沿第二壳体的外表面流动，这些水可驱动一透平，并且有助于带走由发电机产生的热量。
美国专利5,333,680(Sinhuber/Elin Energieversorgung GmbH)涉及一种用于发电机的冷却系统，所述发电机安装在一被流动着的水所环绕的腔室内，腔室的壁是由金属板制成，所述腔室的壁在水的流动方向上是设计成为一冷却散热器，该散热器基本上是一个双壁结构(双水套冷却器)，它包括沟槽状的凹穴，再生冷却剂可以在这些凹穴内流动，在适当的控制下就可以用来冷却发电机的空气。
欧洲专利0,581-841(Reitinger/Elin Energieversorgung GmbH)涉及一种灯泡式发电机，它具有诸个单独冷却、静态传输构件，这些构件位于透平壳体的鼻部内，并且通过围绕其流动的水来间接的冷却。
美国专利3,936-681涉及一种用于发电机的冷却机组，其中保持着一个透平壳体的弧形前部，所述弧形外部上设有多个短的钩状冷却翅片。设置这些短的钩状冷却翅片的目的是便于适应灯泡状物的弧形(没有棱边)部分。
因此，根据这些公开的专利，都没有提出过一种较佳的“纵向”、“笔直”且双廓形短的挤压构件，这些挤压件可以被包括在一灯泡式发电机内作为冷却构件，即，特别是通过让外表面包括具有理想流动特性的外部槽来实现。
挪威专利81,871涉及板式热交换器内的构件，其中建议在各板件上设置波纹，以便为各板件提供硬度，所述诸板件包括“大的”波纹和与较大波纹平行延伸的“小的”波纹，所有这些波纹都是为了限定一个具有特定速度的内部中空空间，以及在这样两块板之间流动的液体的流速变化。根据这一公开的专利，它揭示一种较佳的波纹形薄板，它是通过压制来生产的，很难适用于灯泡式透平或发电机的设计。
上述的公开物都没有给出有关用于灯泡式发电机的挤压件的内容，特别是已经组装在一起铝制构件的内容，因而不能获得综合的外流动和内流动性质以及热交换特性。
本发明的目的本发明的一目的在于提供一种如前文所述类型的配置，与已有技术相比，在成本和工作性能上都具有显著的优点。
而且，本发明的又一目的在于提供一种配置，它可以将焊接作业和昂贵材料降低到最小，同时还可以提供一种具有理想冷却特性的配置，同时还能避免与可能受污染的河水有关的缺点。
本发明的概述上述目的是通过在上述类型的灯泡式发电机内采用这样一种配置来实现的，根据本发明，所述配置的特点在于所述装置象本来就已知的那样包括诸个挤压件，尤其是那些可以包括诸通道或通过装配而形成诸个用于循环冷却剂尤其是冷却剂空气或其它任一种适当冷却剂的通道的构件，所述诸挤压件的一外表面暴露于旁路透平水中。
一适当实施例可以是这样的，所述挤压件最好在两侧上制成一定廓形，从而使所述诸通道包括诸个呈冷却翅片或肋片形式、可以提供大导热面的内凸起，并且使外侧上的诸挤压件形成诸个外肋片或凹槽，这些肋片或凹槽朝着流动方向延伸，从而提供流动顺畅的表面，以与沿其流动或流经那里的透平水相接触。
这些具有外、内廓形的所述冷却构件可以部分或大致构成发电机壳体的总体前部，所述构件既可作为流动传导结构又可作为热交换器来工作。
或者，所述诸构件在装配之后可以构成一单独的流动封壳或一用于所述灯泡式发电机的支承装置，尤其是一底座或基座，在任一种情况中，它都能相对于所述发电机水适当定位并与所述灯泡式发电机适当连通。
本发明的其它特征和优点将从以下结合附图所作的具体描述中，以及所附的权利要求书中变得更为清楚。
附图的简要说明
图1是一包括已知技术的灯泡式透平发电机的剖视示意图。
图2是一发电机壳体的前鼻部的立体图，所述发电机壳体具有一根据已知技术的基本光滑的双曲面。
图3是与图2相类似的立体图，但是在该图中，所述发电机壳体的一个或多个部分示出了本发明配置的一实施例。
图4是图3所示发电机壳体的放大剖视图。
图5是图3和图4所示发电机壳体的上部的俯视剖视图。
图6是与图2相类似的立体图，但是在该图中，一特殊的鼻部包括在本发明配置的另一实施例中。
图7是图6所示鼻部的剖视图。
图8是沿图7中线A-A截取的、部分前视且部分剖视的视图。
图9是沿图7中线B-B截取的剖视图。
图10是与图2相类似的立体图，但是在该图中，所述鼻部是根据本发明配置的又一实施例而设计的。
图11是一挤压廓形的一实施例的放大剖视图，所述挤压廓形可以适当地包括在本发明配置中。
图12是一端视图，其中，多个如图11所示的轮廓被装配在一起从而形成诸个内循环通道，所述诸个内循环通道包括诸个挤压入其内的冷却翅片，所述诸内循环通道形成诸个外肋片和凹槽。
图13是本发明配置的再一实施例的部分剖视的前视图，其中所述装置构成或者是一个或多个用于发电机壳体的支承装置的一部分。
图14和图15分别是沿图13中线A-A和线B-B截取的放大剖视图。
图16是那些包括在图13、图14和图15所示实施例中的部件的放大剖视图。
图17是一挤压轮廓的一实施例的剖视图，所述挤压廓形可以适当地包括在图14-图16所示装置内。
图18是一端视图，其中，多个如图17所示廓形被装配在一起从而形成诸个内循环通道，所述诸个内循环通道包括诸个挤压入其内的冷却翅片，所述内循环通道形成诸个外肋片和凹槽。
实施例的具体描述在表示灯泡式水力发电机G的剖视示意图的图1中，所述灯泡状物或发电机壳体本身是由标号1来标示的，所述发电机壳体1构成一水力发电机的主要构件，所述水力发电机位于一透平管2内，流经在所述透平管内的河水3或类似流体沿着或朝着所述透平4的方向而流动，所述透平设置在相对于所述发电机壳体1的下游。
图1中所示的水力发电机G包括一种用来冷却所述水力发电机的传统技术，所述发电机包括诸个在所述灯泡状物内位于下方的水/空气热交换器5，所述水是藉助诸管道6通过所述发电机的进水轴7从外界供送来的。所述冷却水本身就来自于从河水，由于河水的质量问题，因此它常常需要进行过滤，这样就使得依赖河水的发电机的安装更为昂贵且更为复杂。
在图2中，示出了一发电机壳体10的前鼻部10A的立体图，所述前鼻部具有一基本光滑的双曲面，所述曲面被设计成两个，从而可以提供一水/水热交换器(“双层冷却器”)。在这里，位于中间空间内的水可以借助诸个泵而循环通过诸个传统水/气热交换器，例如结合图1所述的那种类型的热交换器。这种双曲面向来都是由钢制成的，并且诸表面是通过焊接或多或少个双曲球形件来提供的，这样就要牵涉到焊接作业。
在发电机壳体10的顶部，设置有一进水轴17，在发电机壳体10的底部，设置有一基座18。
在图3、图4和图5中，示出了本发明配置的一实施例，其中冷却剂、尤其是冷却空气被传送通过可以与流过那里的透平水直接进行热交换的装置。
图3立体地示出了一发电机壳体110，所述壳体具有一鼻部110A，所述鼻部仍采用与图2所示的鼻部10A基本相同的设计，只有在上进水轴117和一支座或基座118附近构造有用作外流动导向结构和内热交换器的装置。
换言之，在上进水轴117附近，分别包括冷却装置110a和110b，它们各包括诸个构件，尤其是构件111，所述构件111可以包括诸通道或者可以通过装配而分别形成诸通道112a和112b，以循环尤其是冷却空气或者其它任何一种适当冷却剂之类的冷却剂，所述构件可以例如是图11和图12中所示的那种类型的构件。在图12中，还示出了这些通道112a、112b是如何包括那些呈冷却翅片或肋片113形式的凸起的，所述翅片或肋片可以提供一导热率较大的导热面。
而且，从图3中，可以看到，所述冷却装置110a和110b设计得可以向外形成诸个外肋片和凹槽115，这些外肋片或凹槽朝着流动方向延伸，因此可以提供顺畅流动的表面，该表面与沿其或绕其流动的透平水相接触，就象图11和图12中具体示出的那样。
此外，从图4和图5中可以看到，那些包括在冷却装置110a和110b内、绕进水轴117和基座118的构件分别可以使冷却空气不受干扰地激发(excite)在所述发电机140的一周缘侧处，并随后可以流入那些包括所述构件110a和110b在内的冷却装置通道112a内，经冷却的循环空气可以从所述诸通道返回到所述发电机的中心部，如箭头D和E所示的那样。
由于包括在各冷却装置110a和110b内的廓形构件最好是由朝着流动方向延伸的、笔直的平行板部分构造成的，所述平行板的上游分别并入曲面板部分141’和142’内，因此所获得的流程图在很大程度上可与使用传统设计方法的如图2所示的流程图相比。
应予理解的是，制成冷却装置110a、110b的材料在导热性方面应该具有良好的特性，并具有良好的耐腐蚀性，同时所述材料还可以以一种简单的方式借助挤压来进行制造，例如铝、塑料或适当的合金，或其它材料的混合物。
在图6-图9中，具体示出了本发明配置的又一实施例，其中所述冷却剂，尤其是循环空气和/或轴承润滑油可以流过那些能与流过那里的透平水直接进行热交换的装置。
在图6-图9所示的实施例中，所述可以与流过那里的透平水直接进行热交换的装置基本上就构成了所述发电机壳体的整个前部，所述装置起着一流动导向结构和一热交换器的作用。
应予理解的是，可以将所述装置建造成一自支承式结构，或者可以将所述装置与诸如基座和/或进水轴之类的外支承装置装配在一起。
在图6中，立体地示出了一具有鼻部210A、包括在本发明配置的第一实施例中的水力发电机壳体210，所述鼻部是由诸个挤压件、尤其是挤压铝廓形而构成的，例如与图11和图12所示的实施例那样，但此处是以标号211来标示的。
在图6-图9中，具体地示出了本发明配置的再一实施例的鼻部210A，特别是在图9中，可以看到呈箭头216形式的循环空气是如何从发电机部分217被导向通过内通道212并借助诸风扇218而回到机室219的。
应予理解的是，循环空气216可以用来直接冷却发电机部分217，并且经循环的空气还可以用作一热交换器，以冷却轴承润滑油。
正如图6和图9中特别示出了的那样，所述发电机的鼻部210A可以设计得具有一楔形结构，类似于一笔直的船头，但是，应予理解的是，所述楔形结构还可以被弯曲或扭曲成两个或多个每一侧均笔直的表面，从而可以获得适当的河水流动导向性能。
在图10中，示出了一实施例的再一例子，它示出了一具有鼻部310A的水力发电机310，所述鼻部包括诸个围绕所述鼻部310A彼此隔开的挤压件311。在此处，也将诸挤压件311设计成在流动方向上是笔直的构件，所述诸构件与一向前弯曲的鼻部310B以及位于两构件311之间的曲面部分310C并在一起。在此处，也可以将诸构件设计得象结合图11和图12所描述的那样。
正如前文所述的那样，图11和图12示出了一单廓形111和一双廓形111a、111b的例子，所述两构件111a、111b是呈图12所示的那种类型，并且被装配起来以形成诸个用来循环空气的内循环通道112或112a、112b，同时冷却翅片113凸伸入各通道，同时所述循环通道112形成诸个其间设置有各凹槽或凹部115的外肋片114。内冷却翅片113将如前述那样具有一强导热表面，交错的外肋片114和跨距15将提供与流过那里的河水相接触的较大接触面。
应予理解的是，本发明的配置可以包括被适当设计为挤压件的冷却装置，所述冷却装置处于装配位置可以形成一单独的流动封壳或者形成一用于所述灯泡式发电机的支承装置，尤其是作为一底座或基座，在这两种情况中，所述冷却装置都位于所述灯泡状物外侧的水流内，同时其冷却剂与灯泡式发电机的适当连通，尤其是经净化的冷却水或其它任何一种适当的冷却剂。
在图13-图15中，示出了本发明配置的一实施例，其中所述装置构成用于发电机壳体410的一上支承装置410a和一下支承装置410b或包括在其内作为其一部分，它包括诸个挤压件411。
图16示出了那些包括在图13、图14和图15所示实施例中的主要构件的放大剖视图。
图17是一挤压廓形的实施例的剖视图，所述挤压廓形可以适当地包括在图13-图15所示装置中。
图18是一端视图，其中多个如图17所示的廓形已经被装配在一起从而形成诸个内循环通道，所述诸通道具有诸个凸伸入其内的冷却翅片，所述循环通道形成诸个外肋片和诸个凹槽。
此处，冷却装置410a、410b也是设计得由诸个挤压件来构成的，位于一侧面上的所述挤压件411包括诸个冷却翅片413，而另一侧面上的所述挤压件包括诸个冷却肋片414。通过将多个挤压件411装配起来，可以将这些挤压件装配成对，从而形成诸个具有一系列内冷却肋片413的内通道412，所述内冷却肋片用于冷却剂，尤其是用于净化水，与此同时那些位于外侧的、经装配的诸通道412形成诸个呈凹槽415形式的肋片形冷却表面414，所述诸凹槽设置有诸个暴露于旁路透平水的翅片。
除了凸伸的“内”冷却翅片413之外，还以一定间距设置有同时起分隔和支承作用的翅片420，这些翅片通过相对于彼此的180°轴线转动，可以提供成对的自支承式沟槽形构件，这样就可以更容易地进行下一步的焊接作业。
权利要求
1.一种位于灯泡式发电机(G)内的配置，它包括一设置在一水流内的发电机壳体(1，10，110，210，310，410)，用来使透平水沿其并朝着透平(4)的方向流动，所述配置包括用来除去所述发电机工作过程中产生的过剩热量的装置，所述装置包括装配起来用作流动通道的构件，所述通道用作冷却剂和/或经加热的发电机空气的流动通道，以间接或直接冷却发电机空气，其特征在于，就象本来就已知的那样，所述装置(111；411)包括诸个挤压件，尤其是那些可以包括诸通道或通过装配可以形成诸个用于循环冷却剂尤其是循环空气或其它任何一种适当冷却剂的通道(112；412)，所述诸挤压件的一外表面暴露于旁路透平水中。
2.如权利要求1所述的配置，其特征在于，所述挤压件最好在两侧上制成一定廓形，从而使所述诸通道(112，412)包括诸个呈冷却翅片(113，413)或肋片形式、可以提供大导热面的内凸起，并且使外侧上的诸挤压件形成诸个外肋片或凹槽(114，414)，这些肋片或凹槽朝着流动方向延伸，从而提供流动顺畅的表面，以与沿其流动或流经那里的透平水相接触。
3.如权利要求1或2所述的配置，其特征在于，所述冷却装置包括经挤压的、最好是板形的构件(111；412)，在所述平板的两侧上设置有较大的或较小的肋片形凸起(113；413)，从而藉助成对装配所述板形构件(111；412)可以形成诸个具有用于冷却剂尤其是净化水的冷却肋片(113；413)的内通道(112；412)，并形成诸个具有抵挡旁路透平水的肋片的外冷却表面(114，115；414，415)。
4.如权利要求1所述的配置，其特征在于，所述挤压件是设置成基本纵向笔直且双廓形的板形构件，所述板形构件被包括在由它们所构成的一部件的结构部分内，而成为连续笔直的构件。
5.如权利要求4所述的配置，其特征在于，所述笔直的板形构件在其上游方向组装有一弯曲的传送部分(图3)。
6.如前述任一项权利要求所述的配置，其特征在于，所述冷却装置的材料具有合适的传热特性和理想的耐腐蚀性，例如铝、塑料或其它适当的合金或混合物。
7.如权利要求1-6中任一项所述的配置，其特征在于，具有外廓形和内廓形的所述构件部分或大致构成了发电机壳体(110)的孔前部(110A)，所述构件既可作为流动传导结构又可作为热交换器来工作。
8.如权利要求7所述的配置，其特征在于，由所述构件形成的所述发电机壳体的那一部分是构造成在一上部进水轴(117)附近和/或一下部轴架(118)或基座附近。
9.如权利要求8所述的配置，其特征在于，在进水轴和基座附近的构件适于让发电机壳体内的发电机用循环空气通过，不会在从发电机的一个外周侧(140)流出时遇到障碍，并且随后被引导入包括所述诸构件的冷却装置(110a，110b)，在那里，被冷却的循环空气可以返回到发电机的中间部分。
10.如权利要求7或8所述的配置，其特征在于，所述廓形件是由那些在流动方向延伸的笔直平行板部分(110a，110b)来构成的，所述板部分的上游与曲面板部分(141’，142’)合并在一起，而没有形成一定的廓形。
11.如权利要求8-10中任一权利要求所述的配置，其特征在于，设计成底座或基座的所述冷却装置相对于诸进水轴而对称定位，以优化流程图。
12.如前述任一权利要求所述的配置，其特征在于，所述冷却剂，尤其是循环空气是由一定的过压来驱动的。
13.如前述任一权利要求所述的配置，其特征在于，所述装置被构造成一自支承式结构。
14.如权利要求13所述的配置，其特征在于，所述配置包括冷却装置，所述冷却装置包括诸个挤压件，这些挤压件装配起来可以形成一单独的流体封壳或一用于所述灯泡式发电机的支承装置，尤其是一底座或基座，在这两种情况中，它都能相对于所述发电机水适当定位并与所述灯泡式发电机适当连通。
15.如权利要求14所述的配置，其特征在于，象本来就已知的那样，所述冷却剂包括具有良好导热性的液体或流体。
全文摘要
一种位于灯泡式发电机(G)内的配置,它包括一设置在水流内的发电机壳体(1,10,110,210,310,410),用来使透平水沿其并朝透平(4)方向流动,所述配置包括用来除去发电机工作中产生的过剩热量的装置,该装置包括装配起来用作流动通道的构件,所述通道用于冷却剂和/或经加热的发电机空气以间接或直接冷却发电机空气,为了能提供一种在很大程度上独立于河水或透平水质量的冷却系统,它还包括制造和装配成本低廉的诸构件,所述装置(111;411)包括诸个挤压件,尤其是那些可以包括诸通道(112;412)或通过装配可形成诸个用于循环冷却剂尤其是循环空气或其它任何一种适当冷却剂的构件,所述诸挤压件的外表面暴露于旁路透平水中。
文档编号H02K9/18GK1195430SQ96196677
公开日1998年10月7日 申请日期1996年8月29日 优先权日1995年9月5日
发明者B·热韦尔特, K·O·奥夫特达尔 申请人:Abb克拉夫特联合股份有限公司