專利名稱：回轉電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種回轉電機，其具有一個軸密封裝置，所述軸 密封裝置使用一種冷卻介質例如氫氣冷卻回轉電機本體，并且密 封軸貫通部。
背景技術：
在大功率渦輪發(fā)電機中，例如，加壓氫氣密封在機內，并且 構成發(fā)電機本體(回轉電機本體)的轉子和定子均使用氫氣冷卻。 由于氫氣具有比空氣低的密度和高的比熱，因此，所述氫氣冷卻 發(fā)電機可高效率地操作。因此，許多大功率的渦輪發(fā)電機均使用 上述這種冷卻系統(tǒng)。在這種氫氣冷卻發(fā)電機中，用于防止機內的 氫氣從軸承泄漏到外部的軸密封裝置安裝在發(fā)電機的兩端上(見 (現有技術文獻1:日本特開平7 — 75291號公報)和(現有技術 文獻2:日本特開平10—14158號公報))。
下面，將參看附圖描述傳統(tǒng)的軸密封裝置。圖28是在傳統(tǒng)的 氫氣冷卻回轉電機中將氫氣密封在機內的軸密封裝置99附近的回 轉電機的一端的剖視圖。附圖標記1表示具有圓筒形狀的定子框 架，并且一個尾架3借助于一個定子框架端板2固定在定子框架1 的一端上。 一個軸承座4固定在尾架3上， 一個軸承臺5連接在軸承座4的內側，并且一個軸承裝置(軸承)6連接在軸承臺5 的內側。軸承6以可使轉軸(軸)7轉動的方式支承著轉軸7。
構成軸密封裝置99的一個密封殼9和一個密封圈10用于將 氫氣8密封在由定子框架1、定子框架端板2、尾架3和類似物包 圍著的機內，目的是使氫氣不要從隨著回轉電機的運轉而轉動的 轉軸7處所形成的間隙泄漏掉。而且，擋油器11和12分別設在 機外側和機內側，從而，軸密封裝置99和軸承6中所使用的潤滑 油不會泄漏，并且有一個稱為密封腔13的空間設在內側擋油器12 和外側擋油器11之間。
圖29是一個放大圖，示出了構成軸密封裝置99的密封殼9 和密封圈10的細節(jié)。在圖29中，密封圈IO包括兩個密封圈10A 和IOB，它們在軸向上彼此對正，并且每個密封圈均被加工成內 徑稍大于轉軸7的外徑。
密封油17從密封殼9供給，其壓力稍大于用于發(fā)電機冷卻的 氫氣的氣體壓力。密封油17借助于密封圈IOA和IOB之間的軸 向間隙18供給至由密封圈IOA和IOB和轉軸7形成的狹窄間隙 19。通過在此形成油膜，就可防止機內的氫氣8泄漏到機外。一 個彈簧20擠壓著密封圈10A和IOB，其可調節(jié)轉軸7與密封圈 IOA和IOB之間的圓周方向間隙19。
圖30是沿著圖29中的箭頭30 —30所作的剖視圖，密封圈10B 由一個密封圈上半部10Ba和一個密封圈下半部10Bb形成，所述 密封圈上半部10Ba和密封圈下半部10Bb相對于轉軸7在圓周方 向上分別形成一個半圓。密封圈10A與密封圈10B相同。
彈簧20由設在密封殼9中的螺釘20a固定。彈簧20以環(huán)形 狀態(tài)沿著密封圈IOA和密封圈IOB之間的結合處安置，并且在施加了最佳的擠壓力的情況下與轉軸7形成圓周方向間隙19。通過 調節(jié)圓周方向間隙19供給最佳油量，以使密封油17充滿圓周方 向間隙19，從而，可將氫氣8密封在機內。
已從圓周方向間隙19流出的密封油17流至密封腔13側和所 述軸承裝置側。已流出至密封腔13側的密封油17被單獨或選擇 性地回收，已流出至所述軸承裝置側的密封油與來自軸承裝置6 的潤滑油一同回收。每種回收的油在回收之后再次混合起來，如 圖31所示，它們使用壓力泵59加壓，并且分別送至所述軸密封 裝置和所述軸承裝置。然而，已從圓周方向間隙19流至軸承裝置 6側的密封油17和來自所述軸承裝置的潤滑油周圍包圍著空氣， 因此，會在油中混合有空氣的狀態(tài)下返回到壓力泵59。由于油是 在加壓之后送至所述軸密封裝置的，因此，已從圓周方向間隙19 流至密封腔13側的密封油17中混入的部分空氣會逸出到密封腔 13偵U。這樣，取而代之的就是處于密封腔13內的機內的氫氣8 與密封油17混合和排放到機外。逸出至密封腔13中的空氣會借 助于擋油器12與轉軸7之間的間隙取代機內的氫氣8，這樣，機 內的氫氣8的純度就會降低。
為了避免出現以上問題，在通常的軸密封裝置中，油要在進 入壓力泵59之前在抽真空裝置(排氣裝置)58中經受抽真空(脫 氣)處理，從而，油可在沒有混入氣體例如冷卻氫氣8或空氣的 狀態(tài)下供給至所述軸密封裝置或軸承裝置6。
然而，抽真空裝置58相對較貴，因此，這是導致氫氣或類似 物用作冷卻介質的回轉電機的成本增加的一個重要因素。
應當指出，在圖31中，除了上述結構以外，回轉電機本體可 容納在所述框架中，或其可包括一個將在循環(huán)系統(tǒng)(未示出)中 循環(huán)的氫氣抽出的氫氣抽出裝置55、 一個用于將空氣從軸承裝置6內的潤滑油中抽出的空氣抽出裝置56以及一個用于將已去除空 氣的潤滑油送至抽真空裝置58和軸承裝置6的潤滑油系統(tǒng)57。
除了上述軸密封裝置的現有技術實例以外，還有一個非接觸 式密封裝置，其以如下方式構造。例如如圖28所示，密封圈10 容納于連接在尾架3上的密封殼9內，并且彈簧20被支承得可在 其自身與轉軸7之間形成一個狹窄間隙。密封圈10在轉軸7的軸 向上并排布置成兩列，壓力稍大于機內的氣體壓力的油從外部供 給至密封圈IO與轉軸7之間的間隙。高壓油通過所述間隙，并且 機內的氣體由于圖29中的箭頭所示的泄漏油的形成而得到密封。 在這種類型的結構中，由于密封圈10、密封殼9和轉軸7等在操 作過程中會以復雜的方式發(fā)生熱變形，因此，密封油(沖洗用油) 的量可超過設計值，有時會增加到超過過渡中(特別是在起動時) 所期望的量。而且，由于變形，油膜的局部厚度會減小，從而這 部分的摩擦力會引起振動。近年來，用于解決上述這些問題的刷 式接觸密封件已取得了巨大發(fā)展，現正用作氣體渦輪機或蒸汽渦 輪機的空氣密封件、低壓差的液體密封件或灰塵防護密封件。然 而，在使用液體作為密封介質(沖洗用油)的用于高壓差的液體 密封件中，例如在將氣體密封在渦輪發(fā)電機內的情況下，不能獲 得足夠好的密封性能，而且，需要大量的密封油。
除了上述現有技術以外，還存在以下現有技術文獻現有技 術文獻3 (日本特開2002 — 81552號公報)、現有技術文獻4 (日 本特開2003 — 161108號公報)、現有技術文獻5 (日本特開2002 —303371號公報)和現有技術文獻6 (日本特開2001—90842號 公報)。
在現有技術文獻3中，類似轉軸的轉動體具有一個改進的刷 式密封裝置，其設在貫通壓力隔壁的部分上，下面將對其進行描述。換言之，該實例描述的是具有"在圓周方向上分割的多個刷 式密封段"的這種結構的刷式密封裝置，目的是在制造時或在已 開始操作之后的檢査時可拆開刷式密封裝置和便于取出內部的轉 軸。然而，沒有描述用于解決刷式密封件因泄漏油的壓力而可能 出現的翻倒的任何措施。
現有技術文獻4僅描述了一種為了在密封裝置的安裝方法中 便于連接和拆卸和用于防止安裝誤差的結構。在所述密封裝置中， 迷宮式密封件與刷式密封件一起使用，以提高具有迷宮式密封件 的禍輪裝置中的轉軸的密封性能。現有技術文獻4為一種迷宮式 密封件，其是一種安置在高壓側和低壓側之間以抑制流體從高壓 側泄漏到低壓側的密封機構，并且其與使軸承位于中間的擋油器 不同?；旧?，在擋油器中，夾裝有擋油器的兩側的流體壓力相 同，并且擋油器不能限制流體泄漏量。而且，擋油器的目的是防 止或抑制霧狀油或液狀油泄漏，因此，其與迷宮式密封件不同。
同時，在現有技術文獻4中，描述了迷宮式密封件的作用效 果，其中，通過在所述迷宮式密封件的高壓側和所述刷式密封件 的低壓側設置一個背板可改善密封性能，或作為一種替代性方法， 通過在所述迷宮式密封件的兩側連接一個刷式密封件也可改善密 封性能，這一點與擋油器不同。
現有技術文獻5描述了一種將油霧(霧狀油粒)密封在軸承 腔內的裝置。為了將軸承腔中產生的油霧密封在軸承腔內，軸承 腔可連接在軸承殼的一側或連接在兩側側面上。從而，當現有技 術文獻5將油霧(霧狀油粒)密封在軸承腔內時，會出現兩種類 型， 一種類型是，從所述軸承的側面噴出的液狀油(通常稱為側 漏)與使用將氣體密封在機內的油的軸密封裝置的密封油彼此分 離(不會彼此接觸)，另一種類型是，在機內使用的所有油(密封油和軸承油)均被切斷與外部空氣的接觸。因此，兩種類型下均 不必設在軸承側面上。
現有技術文獻6描述了 一種特殊的密封刷(其中，編織有 極細纖維)用于減少流體的泄漏，并且，不會像金屬刷那樣出現 異常放電，而且，不會像金屬刷和陶瓷刷那樣出現破損。然而， 使用這種特殊的密封刷的刷式密封件可連接在機內外之間具有壓 力差的機器上，其與基本上不能對具有壓力差的情況實現密封的 刷式密封件明顯不同。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一個目的是提供一種回轉電機，其包括一個可防 止冷卻氣體與密封油接觸和在不需要對密封油脫氣的情況下抑制 機內的冷卻氣體的純度降低的軸密封裝置。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種回轉電機，其中，對從起動 到正常轉動的所有運轉條件來說少量油就足夠，并且沒有過大的 油量變動，所述回轉電機還包括一個具有良好的振動穩(wěn)定性的耐 高壓的刷式接觸密封裝置。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種回轉電機，其中，機內的冷 卻介質的純度不會降低，并且不必在密封介質供給之前對其進行 脫氣處理，所述回轉電機包括一個不需要抽真空裝置的低成本軸 密封裝置。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種根據本發(fā)明的第一個 方面的回轉電機，其包括軸承裝置，其將帶有轉子的轉軸可旋 轉地支承在容納著回轉電機本體的框架中；冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)， 其用于使冷卻介質在所述框架內循環(huán)，以冷卻所述回轉電機本體； 密封圈裝置，其將密封介質供給至所述轉軸的外周面?zhèn)?，并且防止所述冷卻介質泄漏到所述框架的外部；以及密封機構，其被布 置成與所述轉軸的外周面接觸，并且防止所述冷卻介質和所述密 封介質，或是所述密封介質和/或所述軸承裝置內的潤滑介質與外 部空氣接觸。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種根據本發(fā)明的第二個 方面的回轉電機，其包括軸承裝置，在該軸承裝置中，帶有轉 子的轉軸可旋轉地支承在容納著回轉電機本體的框架內；冷卻介 質循環(huán)系統(tǒng)，其用于使冷卻介質在所述框架內循環(huán)，以冷卻所述 回轉電機本體；擋油器，其安置在位于所述軸承裝置框架的內外 側中的至少一側的轉軸外周面上，并且防止供給至所述軸承裝置 的潤滑介質流到所述框架內側或流到所述框架外側；密封裝置， 其被安置成用于在所述框架內在所述軸承裝置與所述框架內側的 所述擋油器之間形成密封腔，并且將密封介質供給至所述轉軸的 所述外周面?zhèn)?，以防止所述冷卻介質泄漏到所述框架的外部；以 及密封機構，其被布置成與所述轉軸的外周面接觸，并且防止所 述冷卻介質和所述密封腔內的介質，或是所述冷卻介質和所述密 封介質，或是所述密封介質和/或所述軸承裝置內的潤滑介質與外 部空氣接觸。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種根據本發(fā)明的第三個 方面的回轉電機，其包括軸承裝置，其將帶有轉子的轉軸可旋 轉地支承在容納著回轉電機本體的框架內；冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)， 其將冷卻介質供給至所述框架內，以冷卻所述回轉電機本體；刷 式密封件保持器，其安裝在所述框架的內部和外部中至少一個上， 并且通過包圍著所述轉軸的外周側形成預定容納空間； 一個刷式 密封機構本體，其包括一個圓環(huán)形刷式密封件和一個支承部，所 述圓環(huán)形密封刷處于所述刷式密封件保持器中，并且被以下述方式容納，即在所述轉軸的軸向上形成多段，每段均與所述轉軸接 觸，所述支承部用于在所述轉軸相反側中的每側支承著所述刷式 密封件，每個所述刷式密封件均沿著所述軸向設有多個徑向分割 部，相鄰各段刷式密封件的所述分割部的位置相互錯開，以防止
所述框架內的冷卻介質泄漏到所述框架的外部；以及翻倒防止件， 其防止所述刷式密封件保持器中的所述刷式密封件由于所述冷卻 介質與所述框架外側之間的壓力差而在軸向上翻倒。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種根據本發(fā)明的第四個
方面的回轉電機，其包括軸承裝置，其將帶有轉子的轉軸可旋 轉地支承在容納著回轉電機本體的框架內；潤滑介質循環(huán)系統(tǒng)， 其用于使?jié)櫥橘|在所述軸承裝置中循環(huán)；冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)， 其用于使冷卻介質在所述框架內循環(huán)，以冷卻所述回轉電機本體； 擋油器，其安置在位于所述軸承裝置框架的內側和/或外側的轉軸 外周面上，并且防止供給至所述軸承裝置的潤滑介質流到所述框 架內側或流到所述框架外側；密封圈裝置，其以比所述軸承裝置 更靠近機內側的方式安置在所述框架內，并且將密封介質供給至 所述轉軸的外周面?zhèn)?，而且防止所述冷卻介質泄漏到所述框架外 側；以及密封機構，其由刷式密封件形成以與轉軸外周面接觸， 并且防止所述密封介質與所述潤滑介質彼此接觸。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種根據本發(fā)明的第五個 方面的回轉電機，其包括軸承裝置，其將帶有轉子的轉軸可旋 轉地支承在容納著回轉電機本體的框架內；潤滑介質循環(huán)系統(tǒng)， 其使?jié)櫥橘|在所述軸承中循環(huán)；冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)，其使冷卻 介質在所述框架內循環(huán)，以冷卻所述回轉電機本體；擋油器，其 被安置成與位于所述軸承裝置的框架內側和/或外側的轉軸外周面 接觸，并且防止供給至所述軸承裝置的潤滑介質流到所述框架的內側或流到所述框架的外側；以及密封機構，其定位在所述軸承 的外側面上或與所述軸承相隔的外側，并且包括一個具有與所述 轉軸的外周面接觸的刷式密封件的結構，而且防止所述密封介質 與外部空氣彼此接觸。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種根據本發(fā)明的第六個 方面的回轉電機，其包括軸承裝置，其將帶有轉子的轉軸可旋 轉地支承在容納著回轉電機本體的框架內；潤滑介質循環(huán)系統(tǒng)， 其用于使?jié)櫥橘|在所述軸承裝置中循環(huán)；冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)， 其用于使冷卻介質在所述框架內循環(huán)，以冷卻所述回轉電機本體； 擋油器，其安置在位于所述軸承裝置框架的內側和/或外側的轉軸 外周面上，并且防止供給至所述軸承裝置的潤滑介質流到所述框 架的內側或流到所述框架的外側；密封圈裝置，其以比所述軸承 裝置更靠近所述框架內側的方式安置在所述框架內，并且將密封 介質供給至所述轉軸的外周面?zhèn)?，而且防止所述冷卻介質泄漏到 所述框架的外側；以及密封機構，其位于所述軸承裝置的所述框 架內側，并且由刷式密封件形成以與轉軸外周面接觸，而且防止 所述冷卻介質與所述軸承裝置中的所述潤滑介質彼此接觸和防止 所述冷卻介質泄漏到機外側。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種根據本發(fā)明的第七個 方面的回轉電機，其包括軸承裝置，其將帶有轉子的轉軸可旋 轉地支承在容納著回轉電機本體的框架內；潤滑介質循環(huán)系統(tǒng)， 其用于使?jié)櫥橘|在所述軸承裝置中循環(huán)；冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)， 其用于使冷卻介質在所述框架內循環(huán)，以冷卻所述回轉電機本體; 擋油器，其安置在位于所述軸承裝置框架的內側和/或外側的轉軸 外周面上，并且防止供給至所述軸承裝置的潤滑介質流到所述框 架的內側或流到所述框架的外側；以及密封機構，其位于所述軸承裝置的所述框架外側，并且由刷式密封件形成以與轉軸外周面 接觸，而且防止所述軸承裝置中的所述潤滑介質與所述密封介質 彼此接觸。


圖1是剖視圖，示出了包括根據本發(fā)明的第一實施例的軸密 封裝置的回轉電機的一端；
圖2是剖視圖，示出了根據本發(fā)明的第二實施例的回轉電機 的軸密封裝置；
圖3是剖視圖，示出了包括根據本發(fā)明的第三實施例的軸密 封裝置的回轉電機的一端；
圖4是剖視圖，示出了根據本發(fā)明的第四實施例的回轉電機 的軸密封裝置；
圖5是剖視圖，示出了根據本發(fā)明的第五實施例的回轉電機 的軸密封裝置；
圖6是剖視圖，示出了根據本發(fā)明的第六實施例的回轉電機 的軸密封裝置；
圖7是示出了根據本發(fā)明的第七實施例的示意性結構的視圖8A和8B均是示出了根據圖7所示的第七實施例的刷式密 封件的正面結構的視圖9是解釋圖，示出了根據本發(fā)明的第八實施例的刷式密封 件的一種翻倒防止方法；
圖10是解釋圖，示出了根據圖9所示的本發(fā)明的第八實施例 的刷式密封件的另一種翻倒防止方法；
圖ll是解釋圖，示出了用于塞填根據本發(fā)明的第九實施例的刷式密封件之間的間隙的 一種方法；
圖12示出了第十實施例，是一個解釋圖，示出的是用于塞填 根據圖11所示的第九實施例的刷式密封件之間的間隙的另一種方 法；
圖13是解釋圖，示出了根據本發(fā)明的第十一實施例的轉軸與 刷式密封件的同心狀態(tài)的一種保持方法；
圖14示出了第十二實施例，是一個解釋圖，示出的是根據第 十實施例的所述轉軸與所述刷式密封件的同心狀態(tài)的另一種保持 方法；
圖15示出了第十三實施例，是一個解釋圖，示出的是根據圖 13和14所示的本發(fā)明實施例的所述轉軸和所述刷式密封件的同 心狀態(tài)的一種外部控制保持方法；
圖16示出了第十四實施例，是一個解釋圖，示出的是根據圖 13至15所示的本發(fā)明的實施例的所述轉軸和所述刷式密封件的 同心狀態(tài)的另一種外部控制保持方法；
圖17示出了本發(fā)明的第十五實施例，示出的是說明一種用于 將刷式接觸密封件應用于渦輪發(fā)電機的方法的結構；
圖18示出了圖17所示的第十五實施例，示出的是當所述刷 式接觸密封件應用于所述渦輪發(fā)電機時的結構；
圖19示出了第十六實施例，示出的是當所述刷式接觸密封件 應用于所述渦輪發(fā)電機時的結構；
圖20是根據本發(fā)明的第十七實施例的軸密封裝置的附近區(qū)域 的軸向剖視圖21是根據本發(fā)明的第十七實施例的一種改型例的軸密封裝 置的附近區(qū)域的軸向剖視圖；圖22是根據本發(fā)明的第十八實施例的軸密封裝置的附近區(qū)域 的軸向剖視圖23是根據本發(fā)明的第十八實施例的一種改型例的軸密封裝 置的附近區(qū)域的軸向剖視圖24是根據本發(fā)明的第十八實施例的另一種改型例的軸密封 裝置的附近區(qū)域的軸向剖視圖25是根據本發(fā)明的第十八實施例的軸密封裝置的附近區(qū)域 的軸向剖視圖26是根據本發(fā)明的第十九實施例的軸密封裝置的附近區(qū)域 的軸向剖視圖27是根據本發(fā)明的第十九實施例的另一個改型例的軸密封 裝置的附近區(qū)域的軸向剖視圖28是所述傳統(tǒng)軸密封裝置的剖視圖29是剖視圖，其中，圖28的密封殼部分被放大；
圖30是當從箭頭的方向看時的沿著圖29中的線30 —30所作 的剖視圖；以及
圖31是所述傳統(tǒng)回轉電機的軸承裝置和密封介質的管道系統(tǒng)圖。
具體實施例方式
下面，將參看附圖描述根據本發(fā)明的包括軸密封裝置的回轉 電機的實施例。圖1是根據本發(fā)明的第一實施例的回轉電機的軸 密封裝置的附近區(qū)域的軸向剖視圖，其與示出了上述現有技術的 圖28的不同之處在于，不需要由密封刷形成的潤滑件的用作密封 機構的刷式密封件21設在一個內側擋油器12的密封腔13處。換言之，在本實施例中，軸密封裝置100由安裝在密封殼9的內側 的密封圈IO和安裝在內側擋油器12上的刷式密封件21構成。
在根據第一實施例的所述回轉電機的如此構造的軸密封裝置 100中，由于內部壓力和轉軸7或類似物的攪拌作用，用作機內的 冷卻介質的氫氣8會試圖從內側擋油器12與轉軸7之間的間隙進 入密封腔13。然而，由于本身與轉軸7之間基本沒有任何間隙的 刷式密封件21安裝在內側擋油器12的密封腔13偵!l，因此氫氣8 不會進入密封腔13中。
因此，密封油17可進入密封腔13中，但密封油17和氫氣8 決不會彼此接觸，從而，機內的氫氣8的純度決不會由于密封油 17內的混入氣體(空氣)而降低。這樣，就不必對密封油17進行 脫氣處理，因此，不必在圖31所示的潤滑油供給系統(tǒng)中設置一個 抽真空裝置(排氣裝置)58。在這種情況下，必須在所述密封圈 與轉軸7之間供給(充滿)沒有混入空氣的密封介質例如密封油。
應當指出，刷式密封件21根據其特性自然不需要潤滑件。而 且，刷式密封件21可由內周面上具有巴氏合金(白金屬)的密封 圈替換。
下面，將參看圖2描述本發(fā)明的回轉電機的軸密封裝置的第 二實施例。換言之，提供了這樣一種結構，其中，作為密封機構 的刷式密封件22安裝在密封殼9的密封腔13側，所述密封殼9 保持著密封圈IOA和IOB，所述密封圈IOA和IOB與現有技術中 所安裝的密封圈相同。
在具有上述結構的第二實施例的軸密封裝置101中，密封油 從密封腔側的密封圈IOA和軸承側的密封圈10B的軸向間隙18 分別流至密封圈10A與轉軸7之間和密封圈10B與轉軸7之間的狹窄間隙19，然后，分別向密封腔側和軸承側流動。然而，由于 刷式密封件22設在密封腔13偵U，因此，來自密封腔13側的密封 油17決不會流回密封腔13。
因此，從內側擋油器12與轉軸7之間的間隙進入密封腔13 的氫氣8不會與密封油17接觸。因而，即使來自外部的空氣混入 了密封油17中，用作機內的冷卻氣體的氫氣8的純度也決不會降 低。從而不需要對密封油17進行脫氣處理。因此，不必在圖31 所示的現有技術的潤滑油供給系統(tǒng)中設置抽真空裝置58。
下面，將參看圖3描述本發(fā)明的回轉電機的軸密封裝置的第 三實施例。在本實施例中，沒有設置圖28中的內側擋油器12，而 是不需要一個潤滑件的密封機構例如刷式密封件24由一個刷式密 封件保持器23支承著且在部分上安裝在尾架3上。刷式密封件24 在軸向上設有多段(在圖3中為3段)。軸密封裝置102由刷式密 封件24和安裝在密封殼9上的密封圈10構成。
在如上構造的第三實施例中，刷式密封件24可阻止用作機內 的冷卻氣體的氫氣8進入密封腔13中。而且，刷式密封件24可 以相同的方式阻止從密封圈10與轉軸7之間的間隙流出的密封油 17從密封腔13流出至機內。因而，由于機內的氫氣8和密封油 17決不會彼此接觸，因此，即使密封油17中混入了空氣，密封油 17中混入的空氣也不會排放到機內的氫氣8中，從而，氫氣的純 度不會降低。因此，不必在密封油17的供給系統(tǒng)中設置一個用于 對密封油17進行脫氣處理的抽真空裝置，從而，就不必設置圖31 所示的密封油17的供給系統(tǒng)中的抽真空裝置58，而這一裝置在現 有技術的回轉電機的軸密封裝置中己成為必需。
下面，將描述包括本發(fā)明的軸密封裝置的回轉電機的第四實 施例。如圖4所示，在本實施例中，在由密封腔側的密封圈10C和軸承側的密封圈IOB構成的密封圈IO中，密封圈IOC的軸向長 度(寬度)大于密封圈10B的軸向長度(寬度)。
在以上述方式形成的第四實施例的密封圈裝置103中，密封 油17從密封圈IO的軸向間隙18分別流入密封圈10C與轉軸7之 間和密封圈10B與轉軸7之間的狹窄間隙19中，然后，分別流出 至密封腔側和軸承側。
在這種情況下，由于密封腔側的密封圈IOC的軸向長度大于 軸承側的密封圈IOB的軸向長度，因此，當密封油17流動至軸向 間隙(狹窄間隙)19時，密封腔側的密封圈IOC的流路阻抗大于 軸承側的密封圈10B的流路阻抗。這樣，即使間隙19處于同一圓 周方向上，流出至密封腔13側的所述密封油(圖中虛線箭頭所示) 也會少于流出至軸承側的密封油17。
通過以這種方式調節(jié)密封腔側的密封圈10C和軸承側的密封 圈10B的軸向長度，流出至密封腔13側的密封油17的量可變得 極少，從而，排放到密封腔13內的氫氣8中的密封油17中的混 入空氣的量也會極少。
除了密封腔側的密封圈IOC的形狀以外，第四實施例具有與 現有技術相同的構造，并且密封腔13由處于機較內側的內側擋油 器12形成。由于機內側的冷卻氫氣8與密封腔13側的氫氣8之 間的循環(huán)量由于存在內側擋油器12而會降低，因此，密封油17 中混入的空氣使機內的氫氣8的純度降低的程度會非常低。
因此，不必在圖31所示的密封油17的供給系統(tǒng)中設置用于 對密封油17進行脫氣處理的抽真空裝置58。從而，就不再需要密 封油17的供給系統(tǒng)中的抽真空裝置58，而這一裝置在現有技術的 回轉電機的軸密封裝置中已成為必需。下面，將描述包括本發(fā)明的軸密封裝置104的回轉電機的第 五實施例。如圖5所示，所述密封腔側的密封圈用一個刷式密封 件25代替，并且刷式密封件25和軸承側的密封圈10B均由密封 殼9保持著。刷式密封件25和密封圈10B之間具有一個軸向間隙 18，并且其外周由一個彈簧20擠壓著。刷式密封件25的內周與 轉軸7的外周面接觸，但在所述密封圈10B的內周與轉軸7的外 周之間具有一個圓周方向間隙19。
在以上述方式構造的實施例中，密封油17借助于軸承側的密 封圈10B與轉軸7之間的圓周方向間隙19從軸向間隙18僅流出 至所述軸承側。而且，由于存在刷式密封件25，己借助于內側擋 油器12與轉軸7之間的間隙進入密封腔13中的機內的氫氣8不 會與密封油17直接接觸，并且密封油17內的空氣不會排放到氫 氣8中，從而，機內的氫氣8的純度不會降低。因此，不必在圖 30、 31所示的密封油17的供給系統(tǒng)中設置用于對密封油17進行 脫氣處理的抽真空裝置58，從而，在密封油17的供給系統(tǒng)中就不 需要抽真空裝置58，而這一裝置在現有技術的回轉電機的軸密封 裝置中已成為必需。此外，由于所述氫氣因刷式密封件21A不會 進入密封腔13中，因此也不需要抽真空裝置58。
下面，將描述包括本發(fā)明的軸密封裝置105的回轉電機的第 六實施例。如圖6所示，內側擋油器12和外側擋油器11分別由 刷式密封件21A和21B代替，并且這些可以以相同的方式通過將 尾架3和軸承座4連接起來獲得。根據圖6的實施例，由于沒有 設置擋油器11和12，因此，部件數目較少，從而可使成本降低。
圖7是一個示出了根據本發(fā)明的第七實施例的示意性結構的 視圖。如圖7所示，刷式密封機構包括刷式密封件保持器15和一 個刷式密封機構本體。刷式密封件保持器15包圍著回轉電機的框架的內部和/或回 轉電機的框架的外部和轉軸7的外周側，并且其中形成了一個預 定的容納空間。所述刷式密封機構本體被這樣容納，即多段刷式 密封件21沿著位于刷式密封件保持器15內的轉軸7的軸向形成， 并且每個刷式密封件21均具有一個與轉軸7接觸的圓環(huán)形密封刷 21b和一個在轉軸相反側支承著所述刷式密封件的基端支承部 21a。如圖8A和8B所示，每個刷式密封件21均被沿著徑向分割 成多段，并且相鄰段的基端支承部21a的分割部21ac和密封刷21b 的分割部21bc的位置偏移錯開，從而，框架中的冷卻氣體不會泄 漏到框架之外。圖8A和8B分別示出了當沿著軸向看時的圖7所 示的兩個刷式密封件21的結構，它們被形成為包圍著轉軸7的圓 形。而且，如圖8A和8B所示，所述刷式密封件由于組裝原因在 徑向上被分割成2段(或3段以上)。在這種情況下，由于在分割 部中形成有間隙，因此，在這點上可能出現圖7中的大量的油泄 漏14。
然后，刷式密封件21以兩段或多段的形式沿著所述轉軸的軸 向布置，并且刷式密封件21的分割部21ac和21bc這樣地容納在 所述刷式密封件保持器中，即它們的位置在圓周方向上錯開，在 這種情況下，從分割部的油泄漏14可得到減少。
應當指出，如圖7所示，設在刷式密封件21的基端支承部21a 上的夾持部的寬度大于密封刷21b的寬度，因此，會在刷式密封 件保持器15與刷式密封件21之間和密封刷21b之間形成間隙。
由于上述原因，刷式密封件21會因從高壓部向低壓部的油的 壓力作用而翻倒(彎曲)，并且在轉軸7與密封刷21b的前端之間 形成一個間隙，因此，不能再維持著合適的擠壓(轉軸外徑一密 封刷內徑)。圖9是用于說明己被設想用于解決這些問題的本發(fā)明的第七 實施例的視圖。刷式密封件保持器15的內周部具有一個翻倒防止 件35 (臺階)，其可防止刷式密封件21翻倒。通過上述方式，在 翻倒防止件35的作用下可夾卡著刷式密封件21，因此，可防止刷 式密封件21翻倒，從而，可具有耐壓性和良好的密封性能。
圖10是用于說明本發(fā)明的第八實施例的視圖。刷式密封件21 具有一個可移動的翻倒防止件26，其用于任意地改變刷式密封件 21的夾卡寬度，從而，翻倒防止件26的推出量可通過調節(jié)螺釘 28調節(jié)。通過采用這種結構，可提供合適的夾卡寬度。
如圖7所示，具有多段的刷式密封件21之間具有間隙。從第 一段刷式密封件21的分割部21ac和21bc泄漏的液體可通過所述 間隙，然后沿著所述轉軸的圓周方向流動，最后泄漏到下一段刷 式密封件21的分割部。
通過上述這種方式，存在以下可能液體可到達最后一段刷 式密封件并泄漏掉。在圖9和IO所示的實施例中，上述間隙可被 形成得較小，但如圖9和IO所示仍然保留著非常大的間隙。
圖ll是用于說明已被設想用于解決上述問題的本發(fā)明的第九 實施例的視圖，在本實施例中，用作間隔件的密封板29交替設在 多個刷式密封件21之間。這樣，在刷式密封件21之間就會只有 很小或沒有間隙，從而，流體泄漏的路徑就會堵塞，因此，可降 低泄漏量。
圖12是用于說明本發(fā)明的第十實施例的視圖，在本實施例中， 圖11中所示的間隔件29由與轉軸7接觸的小的刷式密封件30代 替，從而，可獲得與圖11相同的效果。
下面，將描述第十一實施例。刷式密封件21和轉軸7在操作過程中需要保持在同心狀態(tài) 下，但上述同心狀態(tài)可能與在組裝時的不同，這是由于轉軸7的 上浮或刷式密封件保持器15的熱變形引起的。
圖13是用于說明用于解決上述問題的方法的本發(fā)明的第十一 實施例的視圖。設有一個保持器支承殼51，所述密封機構容納在 保持器支承殼51內，并且彈簧42支承著圓周上的多個位置，從 而，可沿著徑向移動所述密封機構。因此，所述密封機構會由于 刷式密封件21在轉軸7的偏心方向上的反作用力作用回到同心位 置。
圖14是用于說明本發(fā)明的第十二實施例的視圖，在本實施例 中，圖13的功能通過另一種結構實現。換言之， 一個支承板34 安裝在刷式密封件21的外周面上，并且由支承板34與刷式密封 件保持器15之間的彈簧33支承著。應當指出，密封墊圈53設在 刷式密封件保持器15與支承板34之間的滑動面上，從而，可防 止從滑動面發(fā)生泄漏。
圖15是用于說明本發(fā)明的第十三實施例的視圖。圖14中的 彈簧33由波紋管50和一個用于探測管36、轉軸7和刷式密封件 21的相對位置的間隙傳感器38代替，其中，所述管36用于供給 和排放波紋管50中的高壓流體37，從而，可從外部控制同心狀態(tài)。
轉軸7和刷式密封件保持器15的偏心狀態(tài)可通過安裝在刷式 密封件保持器15上的間隙傳感器38測量。供給或排放所述高壓 流體37，以通過降低已被偏壓的波紋管50中的壓力來消除偏心 量，或增加相反側的波紋管50內的壓力，從而，波紋管50的長 度可得到調節(jié)。
通過至少在圓周上以90。的間隔安置四個間隙傳感器38和波紋管50，任何方向上的偏心均可得到處理。
圖16是用于說明本發(fā)明的第十四實施例的視圖。圖15中的 波紋管50由一個壓電元件39代替，壓電元件39的長度可通過改 變施加給其的電壓來控制，從而，可獲得與圖15相同的功能。
圖17和18均示出的是本發(fā)明的第十五實施例，在本實施例 中， 一個刷式接觸密封裝置應用于渦輪發(fā)電機上。所提供的所述 接觸密封裝置即為密封件安裝座44的機外側和機內側的接觸密封 件40和41，其中，所述密封件安裝座44安裝在軸承座4的內周 上。所述接觸密封裝置在接觸密封件40和41之間供給密封油17， 以將氫氣8密封在機內。
第十五實施例即所述接觸密封裝置的應用可使現有技術的系 統(tǒng)的浮動密封件中所產生的過多密封油量的增大或由摩擦力引起 的摩擦振動降低。
圖19是用于說明本發(fā)明的第十六實施例的視圖。除了設在圖 17中所示的尾架3的內周緣上的密封件安裝座44以外，刷式接觸 密封件40A和41A如圖15所示地設在機內側和機外側。其他可 能結構的實例自然包括間隙傳感器38A和38B、波紋管50A和50B 和密封墊圈27A和27B。在這種情況下，同樣可獲得與圖15相同 的效果。
圖20是回轉電機的軸密封裝置區(qū)域的軸向剖視圖，用于說明 本發(fā)明的第十七實施例。本實施例與圖28中所示的現有技術的不 同之處在于，包括一個刷式密封件的密封機構31安裝在密封殼9 中的與軸承6相對的側面上，所述密封殼9安裝在現有技術的尾 架3上，從而，所述刷式密封件可與所述轉軸的外周面接觸。除 了上述以外，其他結構元件與圖28中的相同，并且軸密封裝置(其包括密封殼9和密封圈10)的基本作用完全相同。
在如此構造的圖20的實施例中，安裝在現有技術的軸密封裝 置的密封殼9的軸承裝置(包括軸承座4、軸承臺5和軸承6)側 的刷式密封件31可防止供給至構成現有技術的軸密封裝置的密封 殼9和轉軸7之間的間隙的密封油17與供給至所述軸承裝置的潤 滑油混合。由于每一種油分別在不同的循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)，因此， 不會出現油的混合。因此，潤滑油中的混入空氣決不會通過刷式 密封件31和排放到現有技術的軸密封裝置內。而且，混入到密封 油17中的機內的氫氣8決不會通過刷式密封件31和排放到所述 軸承裝置側。因此，機內的氫氣8的純度不會由于密封油17中的 混入空氣降低，從而，不必對密封油17進行脫氣處理，因而，也 不必如現有技術中那樣在潤滑劑供給系統(tǒng)中設置抽真空裝置58。 刷式密封件31根據其特性自然不需要潤滑劑。
圖21是用于解釋圖20的一個改型例的視圖，在本改型例中， 圖20中所示的刷式密封件31沒有安裝在所述軸密封裝置的密封 殼9的側面上，而是安裝在軸承6的與密封殼9相對的側面上。 可獲得與圖21和22的情況下相同的作用效果。
下面，將參看圖22、 23、 24和25描述包括本發(fā)明的軸密封 裝置的回轉電機的第十八實施例。圖22是根據本發(fā)明的第十八實 施例的所述回轉電機的所述軸密封裝置的附近區(qū)域的軸向剖視 圖。本實施例與圖28中所示的現有技術的不同之處在于，刷式密 封件安裝在軸承6的與外側擋油器11相對的側面上。除了上述以 外，其他結構構件與圖28中的相同，并且軸密封裝置107的基本 作用與現有技術完全相同。
在如此構造的第十八實施例中，通過在所述軸承裝置的軸承6 的軸端側的側面上設置刷式密封件31，供給至現有技術的軸密封裝置的密封油17和供給至所述軸承裝置的潤滑油決不會與外部空 氣接觸?？諝獠粫烊脒@些油中，而是僅混入與機內側接觸的冷 卻氫氣8中，因此，空氣決不會從這些油排放到機內的氫氣8中。 因此，機內的氫氣8的純度決不會降低，并且不需要對密封油17 進行脫氣處理，從而，圖30所示的潤滑劑供給系統(tǒng)中不需要具有 抽真空裝置58。
圖23示出了一個實例，其中，刷式密封件31設在外側擋油 器11中的靠近機內側的側面上，而不是設在軸承6的軸端側的側 面上。如圖23所示，通過將刷式密封件31設在機外側的外側擋 油器11的側面上，潤滑油也可對軸承6的軸端側的側面進行潤滑， 并且軸承裝置的冷卻性能不會降低。
圖24示出了一個實例，其中，刷式密封件31設在外側擋油 器ll的軸端側上，而不是設在軸承6的軸端側的側面上。在刷式 密封件31如圖24所示設在外側擋油器11的軸端側的情況下，刷 式密封件31容易安裝，并且也可用于已被設計好的裝置。
圖25示出了一個實例，其中，外側擋油器11用刷式密封件 保持器23代替，所述刷式密封件保持器23安裝在軸承座4的位 于軸端一側的側面上，并且刷式密封件31設在刷式密封件保持器 23上。在刷式密封件31如圖25所示地代替外側擋油器11的結構 中，部件數目會較少，因此，可降低成本。
下面，將參看圖26和27描述本發(fā)明的回轉電機的第十九實 施例。圖26和27均是所述回轉電機的所述軸密封裝置的附近區(qū) 域的軸向剖視圖。
本實施例與圖28中所示的現有技術的不同之處在于，在圖26 中，刷式密封件31安裝在軸承6中的靠近機內側的側面上，在圖27中，沒有外側擋油器11設在軸承座4上，取而代之的是具有一 個嵌入的刷式密封件31的刷式密封件保持器23安裝在軸承座4 上，并且均沒有安裝作為現有技術軸密封裝置的密封圈9。其他結 構元件與圖28中相同。
在以上述方式構造的第十九實施例中，在圖26的結構中，由 于機內的氫氣8可得到設在軸承6中的靠近機內側的側面上的刷 式密封件31的再次密封而不會泄漏到機外，因此，氫氣8不會泄 漏到機外，并且不會與供給至軸承6的潤滑劑接觸。在圖27的結 構中，對軸承6進行潤滑的潤滑油和機內的氫氣8由一個新設在 軸端部的刷式密封件31密封起來，從而，不會泄漏到機外，其中 刷式密封件31在徑向上相對于轉軸7的間隙基本為零。因此，潤 滑油不會與外部空氣接觸，氫氣也不會泄漏到外部。因此，即使 在潤滑油借助于循環(huán)裝置再次供給到軸承6和流出至機內側的情 況下，空氣也決不會從所述潤滑油排放到機內的氫氣8中，從而， 機內的氫氣8的純度不會降低。因此，由于不必在圖29所示的潤 滑劑供給系統(tǒng)中設置抽真空裝置58來對潤滑劑進行脫氣處理，因 而，潤滑油供給系統(tǒng)中不再需要抽真空裝置58，而這一裝置在現 有技術的回轉電機的軸密封裝置中已成為必需。
本發(fā)明并不局限于上述實施例，而是可以以各種不同的改型 例實現。例如，上述刷式密封件21、 21A、 21B和31可由耐火材 料形成。由于由耐火材料形成，即使在氫氣8泄漏和點燃的不太 可能出現事件的情況下，密封部也不會被火焰損壞而導致氫氣8 的泄漏量增加。因此，可使泄漏量最小化，從而，可提高使用氫 氣8作為冷卻氣體的回轉電機的安全性。
工業(yè)實用性本發(fā)明可應用于連續(xù)循環(huán)冷卻介質的回轉電機、具有使軸承 潤滑劑和密封介質分別單獨循環(huán)的潤滑系統(tǒng)的發(fā)電機和使用完全 密封的冷卻介質冷卻的回轉電機中的任意一種。
權利要求
1.一種回轉電機，其具有容納著回轉電機本體的框架(1)，并且包括軸承裝置(6)，其可旋轉地支承著轉軸(7)，所述轉軸具有位于所述框架(1)內的轉子；冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)，其設置成使冷卻介質在所述框架(1)內循環(huán)，以冷卻所述回轉電機本體；擋油件(11，21B)，其安置在轉軸(7)外周面上，相對于所述軸承裝置(6)位于框架(1)的外側，并且防止供給至所述軸承裝置(6)的潤滑劑流到所述框架(1)外側；密封裝置(102)，其被安置成在所述框架(1)內形成密封腔(13)以及在所述密封裝置(102)與所述擋油件(11，21B)之間形成用于安置所述軸承裝置(6)的空間，并且將加壓密封介質供給至所述轉軸(7)的所述外周面?zhèn)?，以防止所述冷卻介質泄漏到所述框架(1)的外側，所述密封裝置(102)允許將所述密封介質供應到所述密封腔(13)；以及接觸型的刷式密封件(24)，其沿所述轉軸(7)被布置成與所述轉軸(7)的外周面接觸，在所述刷式密封件與所述密封裝置(102)之間形成所述密封腔(13)，并且避免冷卻介質被供應到所述密封腔(13)，從而防止所述冷卻介質與密封介質在密封腔(13)中混合。
2. 如權利要求1所述的回轉電機，其特征在于，還包括潤滑介質循環(huán)系統(tǒng)(57)，其被構造成使?jié)櫥瑒┰谒鲚S承裝 置(6)內循環(huán)、所述密封介質在所述密封腔(13)內循環(huán)。
3. 如權利要求1所述的回轉電機，其特征在于，還包括 另一接觸型的刷式密封件，其與所述接觸型的刷式密封件沿著所述轉軸(7)安置，以接觸所述轉軸(7)的外周面。
4. 如權利要求1所述的回轉電機，其特征在于所述擋油件(11， 21B)由擋油器(11)和另一接觸型的刷式 密封件(21B)之一構成，所述另一接觸型的刷式密封件被安置在 所述軸承裝置(6)與框架(1)的外側之間，以接觸所述轉軸(7) 的外周面，從而防止所述密封介質泄露到框架(1)外側。
全文摘要
一種回轉電機具有容納著回轉電機本體的框架并且包括軸承裝置，其可旋轉地支承著具有轉子的轉軸；冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)，其使冷卻介質在框架內循環(huán)以冷卻回轉電機本體；擋油件，其安置在轉軸外周面上，相對于軸承裝置位于框架外側，防止軸承裝置的潤滑劑流到框架外側；密封裝置，其在框架內形成密封腔以及在密封裝置與擋油件之間形成安置軸承裝置的空間，并將加壓密封介質供給至轉軸外周面?zhèn)龋乐估鋮s介質泄漏到框架外側，密封裝置允許將密封介質供應到密封腔；接觸型的刷式密封件，其沿轉軸布置成與轉軸外周面接觸，在刷式密封件與密封裝置之間形成密封腔，避免冷卻介質供應到密封腔，從而防止冷卻介質與密封介質在密封腔中混合。
文檔編號H02K9/19GK101604877SQ20091014252
公開日2009年12月16日 申請日期2003年11月13日 優(yōu)先權日2002年11月13日
發(fā)明者三上誠, 加幡安雄, 猛 林, 橋場豐, 鹽見英一, 谷山賀浩, 風尾幸彥, 齊藤育夫 申請人:株式會社東芝