Derartige Kühleinrichtungen sind bekannt. Beispielsweise be- schreibt die EP 1 054 144 A2 eine Motor-Generator-Einheit, bei welcher ein Hauptlüfterrad zur gemeinsamen Kühlung von Genera- tor und Motor angeordnet ist, welches zusammen mit dem vom Mo- tor angetriebenen Rotor des Generators gedreht wird. Durch Drehung des Hauptlüfterrads wird frische Kühlluft über im Ge- neratorgehäuse angeordnete Öffnungen in Form von Löchern und Schlitzen angesaugt und zur Kühlung des Generators einer Gene- ratorkühlstrecke und zur Kühlung des Motors einer Motor- kühlstrecke zugeführt. Neben dem Hauptlüfterrad ist ein weite- res Hilfslüfterrad vorgesehen, durch welches über weitere Öff- nungen des Generatorgehäuses Kühlluft, welche insbesondere zur Kühlung des Stators und der Spulen dient, in den Generator an- gesaugt wird. Die über das Hilfslüfterrad angesaugte Kühlluft wird mit der von dem Hauptlüfterrad angesaugten Kühlluft ver- mischt und dem Motor zu dessen Kühlung zugeführt.

Darüber hinaus beschreibt die DE 100 10 248 AI der jetzigen Anmelderin eine derartige Kühleinrichtung für einen Stromer- zeuger als Einheit aus Antriebsmotor und Generator. Zur ge- meinsamen Luftkühlung von Antriebsmotor und Generator dient bei dieser Vorrichtung ein Lüfterrad. Das Lüfterrad wird durch die Kurbelwelle des Antriebsmotors gedreht, wodurch frische Kühlluft durch hierfür vorgesehen Öffnungen des Generatorge- häuses angesaugt wird. Die Kühlluft passiert zur Kühlung des Generators den Generatorinnenraum und wird anschließend dem Antriebsmotor zu dessen Kühlung zugeführt.

Obgleich mit den im Stand der Technik bekannten Kühlein- richtungen befriedigende Kühlleistungen erzielt werden können, hat es sich als nachteilig erwiesen, dass zum Ansaugen der frischen Kühlluft über das Generatorgehäuse dieses mit ent- sprechend großen Durchtrittsöffnungen für die Kühlluft aus- gestattet werden muss. Dies gilt umso mehr, wenn-wie üb- lich-die gesamte Kühlluft für Generator und Antriebsmotor über das Generatorgehäuse angesaugt wird, weil an dem An- triebsmotor im Vergleich zu dem Generator eine um den Faktor 10 bis 20 höhere Kühlleistung erbracht werden muss.

Soll die Stromerzeugereinheit generatorseitig nach außen hin weitgehend abgeschlossen werden, beispielsweise um den hohen Schutzgrad von nach DIN 40050 genormten elektrischen Einrich- tungen zu erzielen, so gelingt dies wegen der großen Luft- durchtrittsöffnungen jedoch nur bedingt. Bisher sind hierzu technisch aufwändige und kostenintensive Vorkehrungen zu tref- fen. So kann der Generator, neben seinem eigentlichen Genera- torgehäuse, in einer mechanisch festen, wasser-und staubdich- ten Schutzhülle untergebracht werden. Zur Kühlung des Genera- tors wird die Schutzhülle von außen von dem Kühlmedium um- strömt, was voraussetzt, dass ein ausreichender Wärmetransport vom Generator zur Schutzhülle gewährleistet ist. Obendrein muss zusätzlich für eine entsprechend gesicherte Kabelführung des Generators gesorgt werden. Neben den damit verbundenen technischen Schwierigkeiten und den hohen Kosten benötigt eine solche Lösung ausreichend Platz zur Montage, was bereits des- halb in vielen Fällen ein unüberwindbares Hindernis darstellen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der im Stand der Technik bekannten Einrichtungen zur gemeinsamen Kühlung von Generator und Hubkolbenverbrennungsmotor zu über- winden. Diese Aufgabe wird nach einem Vorschlag der Erfindung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteil- hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche gegeben.

Erfindungsgemäß wird eine Stromerzeugereinheit aus Generator und Hubkolbenverbrennungsmotor als Antrieb, insbesondere aus Synchrongenerator und Dieselmotor, mit einer zur gemeinsamen Kühlung von Generator und Hubkolbenverbrennungsmotor vorgese- henen Kühleinrichtung vorgeschlagen, bei welcher durch ein die Kühlluft axial ansaugendes und radial abführendes Lüfterrad, das wenigstens einen ersten Durchgang im radial äußeren Be- reich der Beschaufelung und wenigstens einen zweiten Durchgang radial innerhalb der Beschaufelung umfasst, ein kleinerer Teil der Kühlluft ("Generatorkühlluft") nur dem Generator motorsei- tig durch den ersten, äußeren Durchgang zugeführt und durch den zweiten, inneren Durchgang wieder abgeführt wird, während ein überwiegender Teil der Kühlluft ("Motorkühlluft") dem Hub- kolbenverbrennungsmotor durch das Lüfterrad zugeführt wird.

Da der zweite innere Durchgang an dem die Kühlluft ansaugenden Abschnitt des Lüfterrads angeordnet ist (das Lüfterrad saugt die Kühlluft im wesentlichen in seiner axialen Mitte an), wird durch die dortige Saugwirkung die Generatorkühlluft aus dem Generator gesaugt. Insgesamt bildet sich im Generator eine Ge- neratorkühlluftströmung aus, bei der die aus dem Lüfterrad ra- dial abströmende Generatorkühlluft durch den ersten, äußeren Durchgang dem Generator zugeführt und durch den zweiten, inne- ren Durchgang des Lüfterrads wieder aus dem Generatorraum ab- geführt wird. Die durch den zweiten, inneren Durchgang des Lüfterrads strömende Generatorkühlluft vermischt sich an- schließend mit der von dem Lüfterrad angesaugten frischen Kühlluft, wobei die nun leicht angewärmte Kühlluft zum kleine- ren Teil dem Generator und zum größeren Teil dem Antriebsmotor zugeführt wird.

Der erste, äußere Durchgang zum Eintritt der Generatorkühlluft in den Generator liegt vorzugsweise in Form eines kreisförmi- gen Schlitzes vor. Der Schlitz kann beispielsweise eine Öff- nungsbreite von 2-5 mm, insbesondere ca. 3 mm, aufweisen.

Die in den Generator durch den kreisförmigen Schlitz eintre- tende Generatorkühlluft wird über den zweiten, inneren Durch- gang des Lüfterrads wieder aus dem Generatorraum gesaugt. Der zweite, innere Durchgang liegt vorzugsweise in Form von kreis- förmigen Durchbrechungen des Lüfterrads vor. Diese Durchbre- chungen, beispielsweise 5 bis 7 in ihrer Anzahl, haben vor- zugsweise einen Durchmesser im Bereich von 20 bis 50 mm, ins- besondere 30 mm. Wesentlich hierbei ist, dass mit der Bohrung der Durchbrechungen stets eine mechanische Schwächung des Lüf- terrads verbunden ist, so dass das Lüfterrad, je nach Größe der auftretenden mechanischen Kräfte, nur eine bestimmte An- zahl von Durchtrittslöchern aufweisen sollte, da ansonsten ei- ne Erhöhung der Wandstärke des Lüfterrads in diesem Bereich notwendig ist.

Im Unterschied zu den bekannten Kühleinrichtungen wird darauf verzichtet die gesamte durch das Lüfterrad angesaugte Kühlluft zur Kühlung des Generators einzusetzen-vielmehr wird nur ein zur Kühlung des weniger Kühlleistung erfordernden Generators ausreichender kleinerer Teil der angesaugten Kühlluft in den Generatorraum abgezweigt.

Wegen der im allgemeinen wesentlich höheren Verlustwärme des Antriebsmotors kann die vom Generator angewärmte Kühlluft zur anschließenden Kühlung des Antriebsmotors verwendet werden.

Der Generator der erfindungsgemäßen Stromerzeugereinheit weist vorzugsweise einen Wirkungsgrad von wenigstens 90% auf-im Unterschied zu den im Stand der Technik bekannten Generatoren, die im allgemeinen nur über einen Wirkungsgrad im Bereich von 75-85% verfügen. Die vom Generator bereits angewärmte Kühlluft wird zur Kühlung des Motors stets auch mit vom Lüfterrad frisch angesaugter Kühlluft vermischt, so dass eine ausrei- chende Verlustwärmeabführung des Antriebsmotors jedenfalls ge- währleistet ist.

Die Durchmesser des ersten, äußeren Durchgangs und zweiten, inneren Durchgangs sind entsprechend den erforderlichen Kühl- leistungen zu dimensionieren. Eine größere Generatorverlust- wärme bedingt eine größere Menge an zugeführter Generatorkühl- luft und umgekehrt.

Um zu gewährleisten, dass die Generatorkühlluft mit annähernd gleicher Strömungsgeschwindigkeit in den Generator eintritt und diesen wieder verlässt, ist es bevorzugt, wenn die Quer- schnittsfläche des ersten Durchgangs und die Querschnittsflä- che des zweiten Durchgangs im wesentlichen gleich ist.

In besonders vorteilhafter Weise muss die erfindungsgemäße Stromerzeugereinheit keine Lufteintrittsöffnungen im Genera- torgehäuse aufweisen, und kann deshalb generatorseitig dicht, insbesondere staub-und wasserdicht, ausgeführt werden. Im Un- terschied zu im Stand der Technik bekannten Vorkehrungen für die Staub-und Wasserdichtigkeit kann dieser Schutz platzspa- rend, ohne technisch aufwändige Mittel und überaus preiswert erreicht werden. Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Generator einen Schutzgrad für Berührungs-und Fremdkörperschutz nach DIN 40050 (erster Index) von wenigstens der Ziffer 6 hat. Wei- terhin ist es bevorzugt, wenn der Generator einen Schutzgrad für Wasserschutz nach DIN 40050 (zweiter Index) von wenigstens der Ziffer 4 hat. In Bezug auf die mechanische Belastung ist es bevorzugt, wenn der Generator Generatorgehäuse einen Schutzgrad nach DIN 40050 (dritter Index) von wenigstens der Ziffer 3 hat. Hierzu sei jedoch festgestellt, dass die mecha- nische Belastbarkeit des Generatorgehäuses wesentlich von der Wahl des Materials abhängt und deshalb weitgehend im Belieben des Fachmanns liegt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Vorrichtung sieht vor, dass dem Generator-entsprechend dem gegenüber dem Antriebsmotor im allgemeinen weitaus gerin- geren Kühlbedarf-wenigstens 5% und höchstens 10% der vom Lüfterrad abgeführten Kühlluft als Generatorkühlluft zugeführt werden.

In vorteilhafter Weise wird die Generatorkühlluft vor Eintritt in den Generator abgelenkt, wodurch bewirkt wird, dass mit der Kühlluft angesaugte feste und flüssige Verunreinigungen auf- grund ihrer Massenträgheit an den Wänden der Kühlluftführung abgeschieden werden, bevor die Generatorkühlluft in den Gene- rator eintritt. Hierdurch kann in einfacher Weise eine Reini- gung der Kühlluft bewirkt werden, welche ansonsten durch tech- nisch aufwändige und teure Vorkehrungen, wie Filtersysteme und dergleichen erfolgen müsste.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen wird.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine Mo- tor-/Generatoreinheit.

Die in Fig. 1 dargestellte einen Stromerzeuger bildende elek- trische Maschine betrifft eine Einheit aus einem Antriebsmotor und einem Synchrongenerator. Als Antriebsmotor kommt bevorzugt ein Dieselmotor in Frage, von welchem lediglich das anschluss- seitige Ende seiner Kurbelwelle 1 gestrichelt gezeichnet ist.

Stirnseitig an der Kurbelwelle 1 ist ein Lüfterrad 2 mittels Schrauben 3 angebaut. Das Lüfterrad 2 besitzt eine Beschaufe- lung 4, durch welche zur Erzeugung von Luftströmen gemäß Pfeil S1 zur Motorkühlung, bzw. gemäß Pfeil S2 zur Generatorkühlung, die Kühlluft gemäß Pfeil L motorseitig in axialer Richtung an- gesaugt wird und in radialer Richtung abströmt. Der Kühlluft- strom S2 wird durch einen in Fig. 1 dargestellten ersten äuße- ren Durchgang 49 in Form eines ringförmigen Schlitzes (siehe nach links gerichteter Pfeil S2 in Fig. 1) in den Generator- raum geführt. Die in den Generatorraum geführte Kühlluft S2 wird über die radial innerhalb der Beschaufelung 4 des Lüfter- rads 2 angeordneten Durchtrittslöcher 50 (siehe nach rechts gerichteter Pfeil S2 in Fig. 1) durch die dort herrschende Saugwirkung des Lüfterrads 2 aus dem Generatorraum gesaugt.

Innerhalb des Generatorraums können sich, abhängig von den Strömungswiderständen der möglichen Strömungswege, mehrere Kühlluftströmungen ausbilden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bilden sich im wesentlichen 2 unterschiedliche Kühlluft- strömungen aus, ein kürzerer Strömungsweg zwischen dem Schlitz 49 und den Durchtrittslöchern 50, bei welchem die Statorwick- lung am motorseitigen Wickelkopf gekühlt wird, sowie ein län- gerer Strömungsweg, bei dem die Generatorkühlluft die Stator- wicklung 28 in ihrer gesamten räumlichen Ausdehnung kühlt. We- gen der guten Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Wicklungsma- terials spielt das relative Mengenverhältnis der unterschied- lichen Generatorkühlluftströme im Generatorraum eine unterge- ordnete Rolle.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Eintrittsrichtung der Generatorkühlluft in den Generatorraum ungefähr senkrecht zur Radialenrichtung des Lüfterrads 2. Hierdurch ist gewähr- leistet, dass mit der Kühlluft transportierte feste und flüs- sige Verunreinigungen aufgrund deren Massenträgheit aus dem Generator-Kühlluftstrom abgeschieden werden.

Die Öffnungsbreite der Schlitzes 49 beträgt ungefähr 3 mm. In das Lüfterrad 2 sind 6 Durchtrittsöffnungen 50 mit einem Durchmesser von ungefähr 30 mm gebohrt. Die Querschnittsfläche des Schlitzes 49 ist so gewählt, dass sie der Summe der Quer- schnittsflächen der 6 Durchtrittsöffnungen 50 ungefähr gleich ist, wodurch ein gleichmäßiges Zu-und Abströmen von Genera- torkühlluft gewährleistet werden kann.

Über die Öffnungsbreite des Schlitzes 49 kann der Anteil des in den Generatorraum abgezweigten Generatorkühlluftstroms ge- regelt werden. Aufgrund des sehr guten Wirkungsgrades des im Ausführungsbeispiel gezeigten Generators, welcher im allgemei- nen oberhalb von 90% liegt, reicht es aus, wenn ca. 5-10% der vom Lüfterrad 2 angesaugten Kühlluft L dem Generator als Gene- ratorkühlluft durch das Lüfterrad zugeführt werden.

Ein motorseitiges Anschlussgehäuse 5 umschließt den Raum, in dem das Lüfterrad 2 untergebracht ist, radial nach außen ; es ist zum Motor hin offen und besitzt auf seiner gegenüber- liegenden Seite einen Ringflansch 6 mit Gewindebohrungen zum Eindrehen von Befestigungsschrauben 7 für den Anschluss des zylindrischen Generatorgehäuses 8, wobei dieses auf beiden Stirnseiten planflächig eingespannt wird. Die Befestigungs- schrauben 7 sind an der Innenseite des Generatorgehäuses 8 üb- er den Umfang verteilt angeordnet und durchspannen die gesamte Gehäuselänge. An dem in der Zeichnung linken Ende des Genera- torgehäuses 8 ist ein Generatorgehäusedeckel 9 vorgesehen, an dem der Stator 11 des Generators befestigt ist. Die Schäfte der Befestigungsschrauben 7 ragen durch Bohrungen in dem Gene- ratorgehäusedeckel 9 hindurch.

Während über den Umfang verteilt gemäß dem vorliegenden Aus- führungsbeispiel acht Befestigungsschrauben 7 vorgesehen sind, genügen zur Befestigung des Stators sechs Statorschrauben 17, welche durch Bohrungen des Blechpakets des Stators 11 hin- durchgeführt sind und über Distanzhülsen 20 verschraubt sind.

Der Stator 11 nimmt die Wicklungsstränge der Drehstromwicklung 28 des Generators auf.

Der Stator 11 ist umgeben vom Rotor 29, welcher ebenfalls aus einem Blechpaket aufgebaut ist, welches mittels Spannschrauben 30 zusammengespannt wird, die mit einem motorseitigen Gewinde- ende 31 in entsprechende Gewindebohrungen des Lüfterrads 2 eingeschraubt sind. Zwischen Lüfterrad und der zugeordneten Seite des Rotors 29 sind auf die Spannschrauben 30 aufge- schobene Stützhülsen 32 eingespannt. Damit ist der Rotor 29 drehfest mit dem Lüfterrad 2 verbunden. An seinem Innenumfang bildet er einen schmalen ca. 2 mm breiten Luftspalt 33 gegen- über dem Stator 11. Außerdem besitzt der Rotor 29 in axialer Richtung durchgehende etwa kreisförmig innerhalb zweier Seg- mente verlaufende Taschen, in welche von beiden Seiten Magne- telemente 35 eingeschoben sind, welche für die magnetische Er- regung des Generators verantwortlich sind.