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Bei durchzugsbelüfteten elektrischen Kommutatormaschinen und insbesondere
bei selbstlüftenden Bahnmotoren wird im allgemeinen auf der Antriebsseite ein Radialrad
als Sauglüfter angeordnet, das die Luft durch das Maschineninnere zieht. Dabei kommt
die Förderwirkung des Radialrades voll zur Geltung. Außerdem wird dem thermisch
hochbelasteten Kommutator bei dieser Anordnung stets frische Kühlluft zugeführt.
Saugbelüftung hat aber den Nachteil, daß im Maschinengehäuse Unterdruck entsteht,
so daß durch unvermeidliche Undichtigkeiten Staub und Wasser ins Maschineninnere
eindringen können.
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Außerdem besteht bei durchzugsbelüfteten Maschinen die Aufgabe, die
Kühlluft vor dem Eintritt in die Maschine zu säubern, was insbesondere bei Verkehrsmotoren
große Schwierigkeiten bereitet, wenn diese unter dem Wagenkasten, also räumlich
beengt, in sehr staubiger und von Spritzwasser durchsetzter Umgebung laufen müssen.
Aus stationären Entstaubungsanlagen ist es bereits bekannt, die Zentrifugal- und
Cariolisbeschleunigung zur Abscheidung des Staubes auszunutzen. Zu diesem Zweck
ist ein Lüfterrad an den Lüfterflügeln mit rinnenförmigen Staubtaschen ausgerüstet,
die in eine feststehende, ringförmige Staubkammer ragen. Die rinnenförmigen Taschen
fangen den abgeschiedenen Staub auf und führen ihn in die Staubkammer, aus der er
entfernt werden kann.
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Es ist ferner bei einer elektrischen Maschine mit Durchzugsbelüftung,
bei der die Kühlluft mittels eines Radiallüfters in das Maschineninnere gesaugt
wird, bereits bekannt, vor den Lufteintrittsöffnungen auf der dem Lüfter entgegengesetzten
Stirnseite der Maschine ein Schleuderrad anzuordnen, durch welches mit der Kühlluft
angesaugte Fremdkörper abgeschieden werden, so daß sie gar nicht erst in das Innere
der Maschine gelangen können. Durch dieses vor der Maschine angeordnete Schleuderrad
wird die Baulänge der Maschine wesentlich verlängert. Außerdem besteht nach wie
vor der Nachteil, daß infolge der Sauglüftung in der Maschine Unterdruck herrscht.
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Es wäre daher vorteilhaft, statt dessen Druckbelüftung vorzusehen,
um durch den in der Maschine herrschenden Überdruck das Eindringen von Fremdkörpern
zu verhindern. Bei Druckbelüftung mit einem Radialrad auf der Welle ergibt sich
jedoch die Schwierigkeit, daß die Luft hinter dem Lüfterrad nach der Maschinenmitte
hin umgelenkt werden muß, um die heißen Teile, wie z. B. den Kommutator, zu erreichen.
Diese Umlenkung kostet aber Druckenergie, und die geförderte Kühlluftmenge wird
dadurch stark herabgesetzt.
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Durch die Erfindung soll eine möglichst raumsparende und wirkungsvolle
Durchzugsbelüftung einer elektrischen Kommutatormaschine mit Hilfe eines im Innern
des Maschinengehäuses angeordneten Radiallüftern erzielt werden, die gleichzeitig
zur Abscheidung von Fremdkörpern ausgenutzt werden kann. Gemäß der Erfindung ist
der Radiallüfter auf der Kommutatorseite der Maschine hinter Lufteintrittsöffnungen
an der Stirnseite des Maschinengehäuses angeordnet und trägt an seinen Flügeln am
äußeren Ende rinnenförmige Staubtaschen, die in eine feststehende, vor dem Lüfter
liegende, ringförmige Staubkammer führen, und hinter dem Lüfter sind vor einer Umlenkblende
angenähert parallel zur Lüfterebene verlaufende Gitter angeordnet. Diese hinter
dem Lüfter verlaufenden Gitter vermindern den bei der Umlenkung der Kühlluft nach
innen auftretenden drosselnden Rotationseffekt, so daß dieser zusätzliche Druckverlust
vernachlässigbar wird.
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Es wird also durch den Drucklüfter etwa die gleiche Kühlluftmenge
gefördert, wie sie ein auf der anderen Maschinenseite angeordneter, gleich ausgebildeter
Sauglüfter fördern würde. Gegenüber einer Saugbelüftung besteht aber der Vorteil,
daß im Maschineninneren stets ein Überdruck herrscht, der an Undichtigkeitsstellen
das Eindringen von Staub und Wasser erschwert.
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Außerdem läßt sich die Kühlluft leicht von den in ihr enthaltenen
Fremdkörpern reinigen. Das Radialrad als Drucklüfter bietet nämlich den Vorteil,
daß das Lüfterrad selbst zur Abscheidung von Staub und Tropfen herangezogen werden
kann. Dies geschieht mit Hilfe der an den äußeren Enden der Lüfterflügel angeordneten
rinnenförmigen Staubtaschen, die in eine feststehende, ringförmige Staubkammer ragen.
Die rinnenförmigen Taschen fangen den in an sich bekannter Weise unter Ausnutzung
der Zentrifugal-und Coriolisbeschleunigung abgeschiedenen Staub aus und führen ihn
in die Staubkammer, aus der er entfernt werden kann. Auf diese Weise ist der für
die Staubabscheidung benötigte Aufwand äußerst gering.
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Es ist besonders zweckmäßig, erfindungsgemäß in radialer Richtung
geradeverlaufende Lüfterflügel zu verwenden, die auf beiden Seiten symmetrische
Staubtaschen tragen. Dadurch erfolgt die Staubabscheidung völlig unabhängig von
der Drehrichtung des Lüfterrades, was insbesondere bei Bahnmotoren wichtig ist.
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Die zur Abschwächung der Rotationsströmung bei der Kühlluftumlenkung
verwendeten Gitter sollen in axialer Richtung eine gewisse Breite haben, damit sie
auf die durchströmende Luft eine Richtwirkung ausüben können, jedoch ist die erforderliche
Minimalbreite verhältnismäßig gering. Es ist zweckmäßig, das Verhältnis der Ausdehnung
in axialer Richtung zur Maschenweite des Gitters mit etwa 0,25 zu bemessen. Man
kann die Gitter aus einzelnen, sich überkreuzenden und in der Durchlaßrichtung des
Gitters hochkant gestellten Blechstreifen aufbauen. Es ist aber auch ebenso möglich,
als Gitter einfach ein gelochtes Blech zu verwenden, bei dem z. B. die Maschenweite
8 mm und die Blechdicke sowie die Stegbreite je 2 mm betragen; denn die Verminderung
der Drehströmung erfolgt auch durch Reibung.
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Sind für die Kühlung einmal höhere Kühlströme erforderlich, so kann
man die gemäß der Erfindung vorgesehene Druckbelüftung mit einer Saugbelüftung kombinieren,
indem auf der anderen Maschinenseite noch ein zusätzlicher Sauglüfter angeordnet
wird.
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Im folgenden sei die Erfindung an Hand des in den F i g. 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen Teil eines Längsschnittes durch das Gehäuse einer
durchzugsbelüfteten elektrischen Kommutatormaschine gemäß der Erfindung; F i g.
2 und 3 zeigen schematisch die Ausbildung des Lüfterrades und der Staubkammer.
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Bei einem Bahnmotor sind in dem kommutatorseitigen Lagerschild 1 stirnseitig
Lufteintrittsöffnungen 2 angeordnet, hinter denen der auf der Maschinenwelle sitzende
Radiallüfter 3 liegt. Die Lüfterflügel 4 des Radiallüfters 3 sind hier fast bis
zur Maschinenwelle heruntergezogen. Sie verlaufen in radialer Richtung geradlinig
(s. F i g. 2 bzw. 3) und tragen an
ihrem äußeren Ende rinnenförmige
Staubtaschen 5. Diese Staubtaschen 5 ragen in die Eintrittsöffnung 7 der feststehenden
ringförmigen Staubkammer 6. Mit der Kühlluft in den Lüfter eingetretene Fremdkörper,
wie Staub oder Wassertropfen, werden unter Ausnutzung der Zentrifugal- und Coriolisbeschleunigung
abgeschieden, dringen in die Staubkammer 6 und lagern sich an dort angebrachten
Prallfiächen 10 ab bzw. werden von der in die Staubkammer eingedrungenen Luft herausgetragen.
Die in der Staubkammer 6 abgelagerten Fremdkörper können aus dem Behälter leicht
entfernt werden. Soll der Motor so ausgebildet werden, daß er auch ohne Betriebsunterbrechungen
durch stehende Wassermengen fahren kann, so kann die in die Staubkammern eingedrungene
Luft durch knieförmige, über die Maschinenmitte reichende Kanäle nach oben abgeführt
werden.
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Hinter dem Radiallüfter liegen zwei parallel zur Lüfterebene verlaufende
Gitter 8 von einer Umlenkblende 9, die bis in die Nähe der Kommutatoroberfiäche
herabgezogen ist. Durch die Umlenkblende 9 wird die Richtung der aus dem Radiallüfter
3 austretenden Kühlluft geändert, und diese wird zu den in der Nähe der Maschinenachse
befindlichen heißen Teilen der Maschine, nämlich insbesondere zum Kommutator, gelenkt.
Die vor der Umlenkblende 9 liegenden Gitter 8 verhindern das Auftreten eines drosselnden
Rotationseffektes bei der Umlenkung der Kühlluft, so daß die Richtungsänderung fast
verlustlos erreicht wird. Der Weg der Kühlluft ist in der F i g. 1 durch helle Pfeile
angedeutet, während der Weg der Fremdkörper durch dunkle Pfeile gekennzeichnet ist.
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Da ein Bahnmotor in beiden Drehrichtungen arbeiten soll, sind die
rinnenförmigen Staubtaschen 5 symmetrisch zu beiden Seiten der geraden Lüfterschaufeln
angeordnet. Die Staubabscheidung ist daher unabhängig von der Drehrichtung der Maschine.