專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，具體地說(shuō)是關(guān)于該蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的隔離套筒及其密封裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子鐵心、繞組線(xiàn)圈及其固定部件采用的冷卻方式有空冷和液冷兩種，這兩種冷卻方式各有特點(diǎn)?？绽浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需附加部件較少，易于維護(hù)，應(yīng)用最為廣泛。但空氣的傳熱系數(shù)較低，冷卻通道不易布置，電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心和繞組溫度分布不均勻，可能出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)，損壞繞組絕緣，降低使用壽命；另外，電機(jī)功率密度小，電機(jī)尺寸大，材料利用率低，重量、體積過(guò)大，對(duì)于電機(jī)的運(yùn)輸和吊裝都是極為困難的。液冷方式采用的介質(zhì)主要是水，水的比熱比空氣大很多倍，冷卻效率較高，繞組線(xiàn)圈電流密度大，用銅量較少，電機(jī)尺寸小，運(yùn)行溫度低。但風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在野外離地面幾十米甚至是上百米的高塔上，用水困難，而且冬天要經(jīng)受的最低溫度在-40°C以下，需要加入的防凍劑具有較強(qiáng)的腐蝕性。另外，水冷系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行，可能造成泄漏而引起電機(jī)定子短路的故障，電機(jī)的安全可靠性受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。申請(qǐng)?zhí)枮?00710177555. 3的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利提供了一種內(nèi)冷式自循環(huán)蒸發(fā)冷卻風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)，采用高絕緣的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，消除了因介質(zhì)泄漏引起電機(jī)定子短路的可能性，其安全可靠性得到進(jìn)一步提高，但此種電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝實(shí)施困難。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量不斷增大，對(duì)于兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，要求具有體積小，功率密度大，重量輕，運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?200510086794. 9的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)蒸發(fā)冷卻定子，將蒸發(fā)冷卻介質(zhì)灌入電機(jī)定子腔體內(nèi)，蒸發(fā)冷卻介質(zhì)在蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)泵密閉自循環(huán)，利用液體介質(zhì)的氣化潛熱吸熱的原理來(lái)冷卻電機(jī)，溫升水平低，溫度分布均勻，電負(fù)荷高，同等容量的電機(jī)體積小，重量輕，材料利用率高，彌補(bǔ)了前述方案的不足，是一種先進(jìn)可行的冷卻方式。此種冷卻方式的關(guān)鍵技術(shù)是定子腔體隔離套筒的制作及其密封，該專(zhuān)利提供的一種非磁性不銹鋼隔離套筒，雖然可以解決密封問(wèn)題，但會(huì)在金屬的隔離套筒上產(chǎn)生大量的渦流， 其渦流損耗所產(chǎn)生的熱量盡管可以通過(guò)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)帶走不至于溫度過(guò)高，但是大大增加了電機(jī)的損耗，降低了電機(jī)效率。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)研究改進(jìn)，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，可以減小隔離套筒的重量，而且不會(huì)在隔離套筒上產(chǎn)生渦流損耗，提高電機(jī)效率。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，包括冷凝器、定子繞組及鐵心、轉(zhuǎn)子、定子機(jī)殼、端蓋0型密封膠圈、隔離套筒0型密封膠圈、隔離套筒密封墊圈、密封端蓋、玻璃鋼隔離套筒及密封壓環(huán)；所述冷凝器置于定子機(jī)殼的頂部，冷凝器與定子機(jī)殼密封連接，定子機(jī)殼兩端面與密封端蓋連接，其間采用端蓋0型密封膠圈(5)實(shí)現(xiàn)端面密封，密封端蓋與玻璃鋼隔離套筒接觸，玻璃鋼隔離套筒兩端的內(nèi)圓面由密封壓環(huán)支撐， 密封端蓋與玻璃鋼隔離套筒之間設(shè)置有密封槽，密封槽中放置隔離套筒0型密封膠圈和隔離套筒密封墊圈，通過(guò)密封壓環(huán)軸向壓緊，隔離套筒0型密封膠圈變形與密封端蓋及玻璃鋼隔離套筒接觸密封，玻璃鋼隔離套筒處在電機(jī)定子與電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的氣隙中。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述玻璃鋼隔離套筒兩端的大小不等，中間較薄，兩端的密封面較厚，且薄厚漸變。以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述玻璃鋼隔離套筒采用玻璃鋼復(fù)合材料，由環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維纏繞成型加工而成。以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述玻璃鋼隔離套筒采用直接安裝方式，在密封端蓋與定子機(jī)殼、密封端蓋與密封壓環(huán)之間設(shè)置止口，通過(guò)止口配合。以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述玻璃鋼隔離套筒采用粘接安裝方式，將玻璃鋼隔離套筒粘接在定子內(nèi)圓面上。以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述玻璃鋼隔離套筒采用多道密封，在密封槽中放置多道隔離套筒0型密封膠圈，每道隔離套筒密封墊圈之間設(shè)置密封墊圈。以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述端蓋0型密封膠圈、隔離套筒0型密封膠圈的材料可選用聚四氟或丁腈橡膠。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)為了便于電機(jī)的拆裝，玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置設(shè)置兩處密封，一處是密封端蓋與定子機(jī)殼之間的密封；另一處是密封端蓋與玻璃鋼隔離套筒之間的密封。以定子機(jī)殼為基準(zhǔn)，密封端蓋與定子機(jī)殼止口配合，密封端蓋與密封壓環(huán)止口配合，密封壓環(huán)與玻璃鋼隔離套筒支撐配合。通過(guò)以上三處配合定位保證玻璃鋼隔離套筒安裝的同心度。本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)隔離套筒采用的玻璃鋼復(fù)合材料，由環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維纏繞成型加工而成。該隔離套筒中間較薄，兩端的密封面較厚，薄厚漸變，消除應(yīng)力集中。該隔離套筒一端較小，另一端較大，以便隔離套筒及電機(jī)轉(zhuǎn)子的安裝。本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)隔離套筒的玻璃鋼復(fù)合材料具有較低的密度，約為不銹鋼的1/4，而比強(qiáng)度較高，因此在滿(mǎn)足使用的機(jī)械強(qiáng)度下，采用玻璃鋼隔離套筒比無(wú)磁不銹鋼隔離套筒重量更輕。與采用無(wú)磁不銹鋼材料的隔離套筒相比，在保證隔離套筒的使用的機(jī)械性能前提下，采用玻璃鋼隔離套筒的重量可減輕了 1/2 3/4。本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)隔離套筒的玻璃鋼復(fù)合材料具有高的絕緣性能，消除了采用金屬材料隔離套筒產(chǎn)生渦流損耗，提高了電機(jī)效率。且與電機(jī)采用的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)相容，所謂相容就是兩種或多種材料在電機(jī)所處的工況下可以長(zhǎng)期共存而不發(fā)生溶脹或腐蝕現(xiàn)象。本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，采用定子與玻璃鋼隔離套筒的粘接方式，減小了玻璃鋼隔離套筒的撓度，大大提高了隔離套筒的剛度，提高安全可靠性。另外，在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，可以減薄玻璃鋼隔離套筒的厚度，從而減小電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙，在同樣容量電機(jī)的情況下，可以進(jìn)一步減小電機(jī)的重量和體積，減少電機(jī)用材，對(duì)提高電機(jī)性能和降低電機(jī)經(jīng)濟(jì)成本具有重要意義。本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置可以適用于不同容量等級(jí)的蒸發(fā)冷卻風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子的隔離密封。在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量，采用合適玻璃鋼隔離套筒的厚度、結(jié)構(gòu)形式及其安裝方式。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖及其局部放大圖。圖中1、冷凝器；2、定子繞組及鐵心；3、轉(zhuǎn)子；4、定子機(jī)殼；5、端蓋0型密封膠圈；6、隔離套筒0型密封膠圈；7、隔離套筒密封墊圈；10、密封端蓋；20、玻璃鋼隔離套筒；30、密封壓環(huán)。圖2是密封端蓋的截面示意圖，圖中101、密封端蓋與端蓋0型密封膠圈接觸部位；102、密封端蓋與機(jī)殼止口同心定位部位；103、密封端蓋與密封壓環(huán)止口同心定位部位；104、密封端蓋與玻璃鋼隔離套筒密封部位。圖3是密封壓環(huán)的截面示意圖，圖中301、密封壓環(huán)與密封端蓋止口同心定位部位；302、密封壓壞與玻璃鋼隔離套筒0型密封膠圈接觸部位；303、玻璃鋼隔離套筒端部插入部位；304、密封壓環(huán)隔離套筒內(nèi)徑支撐部位。圖4是玻璃鋼隔離套筒的軸向結(jié)構(gòu)示意圖，圖中201、玻璃鋼隔離套筒大端部位； 202、玻璃鋼隔離套筒薄厚漸變部位；203、玻璃鋼隔離套筒與電機(jī)定子內(nèi)圓面接觸部位； 204、玻璃鋼隔離套筒小端強(qiáng)度加強(qiáng)部位；205、玻璃鋼隔離套筒小端部位。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻是由電機(jī)冷凝器、定子機(jī)殼和玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置組成的一個(gè)密閉空間，在熱交換過(guò)程中，冷卻介質(zhì)在這個(gè)空間中進(jìn)行無(wú)泵密封閉自循環(huán)。如圖1所示，冷凝器1置于電機(jī)的最頂部，冷凝器1與其下方的定子機(jī)殼4密封連接，定子機(jī)殼4與密封端蓋10連接，其間采用端蓋0型密封膠圈5實(shí)現(xiàn)端面密封。見(jiàn)圖1 的局部放大圖，密封端蓋10與玻璃鋼隔離套筒20接觸，玻璃鋼隔離套筒20兩端的內(nèi)圓面由密封壓環(huán)30支撐，密封端蓋10與玻璃鋼隔離套筒20之間設(shè)置有密封槽，密封槽中放置多道隔離套筒0型密封膠圈6和隔離套筒密封墊圈7，通過(guò)密封壓環(huán)30軸向壓緊，隔離套筒密0型封膠圈6變形與密封端蓋10及玻璃鋼隔離套筒20接觸密封，玻璃鋼隔離套筒20處在電機(jī)定子2與電機(jī)轉(zhuǎn)子3之間的氣隙中。為了便于電機(jī)的拆裝，玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置設(shè)置兩處密封，一處是密封端蓋10與定子機(jī)殼4之間的密封；另一處是密封端蓋10與玻璃鋼隔離套筒20之間的密封。玻璃鋼隔離套筒的安裝以三處配合定位保證同心度，定子機(jī)殼4為基準(zhǔn)，密封端蓋10與定子機(jī)殼4止口配合，密封端蓋10與密封壓環(huán)30止口配合，密封壓環(huán)30與玻璃鋼隔離套筒20支撐配合。圖2是密封端蓋10的截面示意圖。密封端蓋10是法蘭結(jié)構(gòu)，端蓋0型密封膠圈5 通過(guò)密封端蓋10之101部位軸向壓緊變形與定子機(jī)殼4實(shí)現(xiàn)密封，密封端蓋10之102部位與定子機(jī)殼4止口配合，保證密封端蓋10安裝的同心度，103是密封端蓋10與密封壓環(huán) 30止口配合定位之部位，104是密封端蓋10與玻璃鋼隔離套筒20放置多道隔離套筒0型密封膠圈6和隔離套筒密封墊圈7之部位。圖3是密封壓環(huán)30的截面示意圖。密封壓環(huán)30之301與密封端蓋10之103止口配合，保證密封壓環(huán)30安裝的同心度，隔離套筒0型密封膠圈6通過(guò)密封壓環(huán)30之302 壓緊變形，實(shí)現(xiàn)密封端蓋10與玻璃鋼隔離套筒20之間的密封，玻璃鋼隔離套筒20置于密封壓環(huán)30之303部位，密封壓環(huán)30之304支撐玻璃鋼隔離套筒20之201或205，保證玻璃鋼隔離套筒20安裝的同心度。圖4是玻璃鋼隔離套筒20的軸向結(jié)構(gòu)示意圖。201是玻璃鋼隔離套筒20之大端， 其內(nèi)徑與密封壓環(huán)30之304配合，201的前端置于303部位，201外徑與隔離套筒0型密封膠圈6接觸，202是大端厚度與玻璃鋼隔離套筒20薄處203的漸變，保證玻璃鋼隔離套筒 20機(jī)械性能及電機(jī)轉(zhuǎn)子3的安裝空間，203是玻璃鋼隔離套筒20中間的薄處，與電機(jī)定子繞組及鐵心2接觸，204是玻璃鋼隔離套筒20小端機(jī)械強(qiáng)度加強(qiáng)部位，205是玻璃鋼隔離套筒20之小端，其內(nèi)徑與密封壓環(huán)30之304配合，205的前端置于303部位，205外徑與隔離套筒0型密封膠圈6接觸。玻璃鋼隔離套筒20有直接安裝和粘接安裝兩種方式。兩種安裝方式玻璃鋼隔離套筒20的同心度由三處配合定位保證以定子機(jī)殼4為基準(zhǔn)，密封端蓋10與定子機(jī)殼4配合，密封端蓋10與密封壓環(huán)30配合，密封壓環(huán)30與玻璃鋼隔離套筒20支撐配合。直接安裝是在密封端蓋10與定子機(jī)殼4、密封端蓋10與密封壓環(huán)30之間設(shè)置止口，通過(guò)止口配合，保證玻璃鋼隔離套筒20安裝的同心度。直接安裝的順序是先將密封端蓋10安裝在定子機(jī)殼4的兩端，其間采用端蓋0型密封圈5密封，再將玻璃鋼隔離套筒20 小端205插入電機(jī)定子繞組及鐵心2之間，并安裝到位，然后在密封端蓋10與玻璃鋼隔離套筒20兩端的密封部位104放置多道隔離套筒0型密封膠圈6和隔離套筒密封墊圈7，安裝兩端的密封壓環(huán)30，最后保壓和撿漏，保證密封空間的氣密性。兩處密封安裝時(shí)，為了保證密封性能，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求保證0型密封膠圈的變形量或螺栓的扭矩。粘接安裝是將玻璃鋼隔離套筒20粘接在定子內(nèi)圓面上。粘接安裝不僅可以減少玻璃鋼隔離套筒的受力面，同時(shí)可提供粘接強(qiáng)度，增加玻璃鋼隔離套筒的剛度。粘接安裝的順序是先將密封端蓋10預(yù)安裝在定子機(jī)殼4的兩端，在玻璃鋼隔離套筒20之203和定子繞組及鐵心2接觸部位涂刷膠黏劑，再將玻璃鋼隔離套筒20小端205插入電機(jī)定子繞組及鐵心2之間，并安裝到位，預(yù)安裝兩端的密封壓環(huán)30，等到膠黏劑固化好后，拆除預(yù)安裝好的密封壓環(huán)30和密封端蓋10，然后裝上端蓋0型密封圈5，裝上密封端蓋10，再在密封端蓋 10與玻璃鋼隔離套筒20兩端的密封部位104放置多道隔離套筒0型密封膠圈6和隔離套筒密封墊圈7，安裝兩端的密封壓環(huán)30，最后保壓和撿漏，保證密封空間的氣密性。兩處密封安裝時(shí)，為了保證密封性能，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求保證0型密封膠圈的變形量或螺栓的扭矩。以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫猓绢I(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，其特征在于包括冷凝器(1)、定子繞組及鐵心(2)、轉(zhuǎn)子(3)、定子機(jī)殼(4)、端蓋0型密封膠圈(5)、隔離套筒0 型密封膠圈(6)、隔離套筒密封墊圈(7)、密封端蓋(10)、玻璃鋼隔離套筒(20)及密封壓環(huán) (30);所述冷凝器(1)置于定子機(jī)殼(4)的頂部，冷凝器(1)與定子機(jī)殼(4)密封連接，定子機(jī)殼(4)兩端面與密封端蓋(10)連接，其間采用端蓋0型密封膠圈(5)實(shí)現(xiàn)端面密封，密封端蓋(10)與玻璃鋼隔離套筒(20)接觸，玻璃鋼隔離套筒(20)兩端的內(nèi)圓面由密封壓環(huán) (30)支撐，密封端蓋(10)與玻璃鋼隔離套筒(20)之間設(shè)置有密封槽，密封槽中放置隔離套筒0型密封膠圈(6)和隔離套筒密封墊圈(7)，通過(guò)密封壓環(huán)(30)軸向壓緊，隔離套筒0型密封膠圈(6)變形與密封端蓋(10)及玻璃鋼隔離套筒(20)接觸密封，玻璃鋼隔離套筒(20) 處在電機(jī)定子(2 )與電機(jī)轉(zhuǎn)子(3 )之間的氣隙中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，其特征在于所述玻璃鋼隔離套筒(20)兩端的大小不等，中間較薄，兩端的密封面較厚，且薄厚漸變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置， 其特征在于所述玻璃鋼隔離套筒(20)采用玻璃鋼復(fù)合材料，由環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維纏繞成型加工而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，其特征在于所述玻璃鋼隔離套筒(20)采用直接安裝方式，在密封端蓋(10)與定子機(jī)殼(4 )、密封端蓋(10 )與密封壓環(huán)(30 )之間設(shè)置止口，通過(guò)止口配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，其特征在于所述玻璃鋼隔離套筒(20)采用粘接安裝方式，將玻璃鋼隔離套筒(20)粘接在定子內(nèi)圓面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，其特征在于所述玻璃鋼隔離套筒(20)采用多道密封，在密封槽中放置多道隔離套筒0型密封膠圈(6)，每道隔離套筒密封墊圈(7)之間設(shè)置密封墊圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，其特征在于所述端蓋0型密封膠圈(5)、隔離套筒0型密封膠圈(6)的材料可選用聚四氟或丁腈橡膠。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻玻璃鋼隔離套筒及其密封裝置，包括玻璃鋼隔離套筒、兩端的密封端蓋、密封壓環(huán)、密封膠圈及密封墊圈，與發(fā)電機(jī)定子機(jī)殼及冷凝器組成定子蒸發(fā)冷卻密封腔體。本實(shí)用新型改進(jìn)和完善了電機(jī)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，可以減小隔離密封套筒的重量，而且不會(huì)在隔離套筒上產(chǎn)生渦流損耗，提高了電機(jī)效率。玻璃鋼隔離套筒有直接安裝和粘接安裝兩種方式，采用粘接方式減小了玻璃鋼隔離套筒的撓度，大大提高了隔離套筒的剛度，提高安全可靠性。
文檔編號(hào)H02K9/19GK202121449SQ20112022211
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者余順周, 楊劼, 田新東, 顧國(guó)彪 申請(qǐng)人:中科盛創(chuàng)(青島)電氣有限公司