用于氢冷却的发电机的密封环制造技术

一种密封环组件包括从第二密封环沿轴向设置的第一密封环。第一密封环具有与第二密封环的轴向面相对的轴向面。径向油通道被限定在两个轴向面之间。两个密封环均具有构造成接触弹簧的楔形表面。弹簧经由楔形表面偏压密封环远离彼此。两个密封环设置在沿径向向内指向的通道中。密封环中的至少一个具有延伸超过轴向面的多个凸起。凸起构造成创建通路以允许油流过通路，且通过减小轴向面之间的静摩擦来允许密封环中的至少一个移入期望的位置。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及氢密封环，并且更具体地涉及一种用于通过减少穿过氢冷却发电机中的密封环节段与密封结构之间的周向间隙的油泄漏来在油压力损失和随后恢复的情况下自动地重置的密封结构。

技术介绍

氢由于其包括低密度和高比热的期望热物理性质而广泛用作多种旋转电动机器中的冷却剂。然而，使用氢的主要缺点在于氢纯度必须维持高于其爆炸极限(空气中74%的氢)。因此，用于确保氢冷却的旋转机器(例如涡轮发电机)的安全操作的主要考虑是设计高度可靠和用于其的有效的氢密封系统。
在氢冷却的发电机中，氢密封件既用于在旋转轴的界面处密封高压氢，且又用于防止空气进入壳且与氢形成爆炸混合物。在二十世纪八十年代早期，氢密封系统由设置在密封壳中的一对四节段的青铜环构成。较新的巴氏合金刚密封环10是分别以如图1中所示的两个180°节段12,14制成的。图2中示意性地示出了典型的氢密封系统。在此图示中，部分地示出了环形密封壳，其适于与转子/轴16成包绕且密封的关系安装到发电机端护罩(未示出)上。壳以下文称为壳半部(casinghalf)的两个主要零件形成，其各自围绕轴延伸180°。为了便于描述，示出了且将详细描述上壳半部18和设置在其中的密封环节段12。然而，将理解的是，在示例性实施例中，下壳半部具有对应的构造。上壳半部18为两部分构造，包括密封壳主体20和密封壳盖节段22。密封壳盖节段具有大体上h形截面，沿朝轴16的径向向内的方向形成了方向沿径向向内的室24，以用于收纳继而又接合轴的沿轴向向内突出的密封环12。
各个密封壳盖节段22与轴向部分26一起形成，轴向部分26连接上径向凸缘部分28和下内径向部分30和外径向部分32。轴向部分26因此限定了用于室24的底座，而径向部分30和32形成室24的两个沿轴向间隔开的平行侧。轴向相对的肩部34,36限定面对转子轴16的开口。密封壳盖节段22可由半环形阵列的螺栓38紧固到密封壳主体20上，螺栓38穿过盖的径向凸缘部分28中的孔且可螺纹地接收在主体20中。
在室24内，存在一对并排的密封环节段12，节段12各自围绕壳半部18延伸大约180°。环10由两个螺旋弹簧40(图2中仅示出了其中一个)沿径向保持在一起且沿轴向分开，螺旋弹簧40各自在室24内延伸大约180°。弹簧位于由相应的环形节段12上的楔形表面42产生的区域内。弹簧的相对端经由形成在其各端处的钩等(未示出)锚定到沿轴向延伸的销(未示出)上。如常规那样，销位于壳盖节段的径向壁部分中的对准的孔口内。销也用于对准和保持迷宫型油密封件46。弹簧沿径向向内且沿轴向相反方向抵靠室24的内径向壁部分30和外径向壁部分32的相对面偏压密封环节段12。
在使用中，密封油在高于壳内的氢压力的压力下引入密封环12后方或径向外侧的室24的腔中。然后，高压密封油朝旋转轴16在密封环12之间沿径向流动，在该处，密封油流利用轴与密封环之间的空隙分流且沿轴向延伸。在密封环的氢侧48处，油始终围绕密封环在其界面处在轴与内密封环之间均匀流动，且因此密封氢免于泄漏，且保持密封环在轴的中心。类似地，油在密封件的空气侧50处均匀地分布在轴16与外密封环之间。
如图1中所示，氢密封环10通常制成在水平接头处分开的节段12,14。两个节段可在水平接头处螺接在一起或由适合附接到壳上的两个螺旋弹簧保持。如上文所指出的，氢密封弹簧40的目的在于分开两个密封环，且保持环的侧部抵靠壳。在正常操作中，这些环维持均匀的空隙，且不允许环节段接头处的油泄漏。它们沿径向自由扩张，但由弹簧所附接的销或防旋转装置阻止旋转。以此方式，环可关于密封壳盖22自由地浮动。
然而，在某些情形中，密封环12可粘在一起，使得油停止在密封环之间流动。一个可能的原因为密封油压力的损失。如果密封油压力降低到非期望的低水平，则内部密封油环可朝外密封环移动，直到其轴向表面进行接触。这阻挡了油流动通道，且可阻止密封环由于两个轴向表面之间的静摩擦而分开。另一个问题在于在两个密封环以此方式接触彼此时，大的通道在肩部34与密封环12的相对表面之间打开。该通道可允许油以非期望的量流入发电机中，且可能导致发电机的被迫停机。

技术实现思路

在本专利技术的方面中，一种密封环组件包括限定沿径向向内指向的通道的密封壳。第一密封环从第二密封环沿轴向设置。第一密封环具有与第二密封环的第二轴向面相对的第一轴向面。径向油通道被限定在第一轴向面与第二轴向面之间。第一密封环和第二密封环两者具有构造成接触弹簧的楔形表面，且这是构造成经由楔形表面将第一密封环偏压远离第二密封环的弹簧。第一密封环和第二密封环设置在沿径向向内指向的通道中。第一密封环或第二密封环中的至少一个具有多个凸起，其延伸超过第一轴向面或第二轴向面。多个凸起构造成创建通路，以允许油流过通路，且通过减小第一轴向面与第二轴向面之间的静摩擦而允许第一密封环或第二密封环中的至少一个移入期望的位置。
在本专利技术的另一方面中，一种密封环组件包括限定沿径向向内指向的通道的密封壳，以及从第二密封环沿轴向设置的第二密封环。第一密封环具有与第二密封环的第二轴向面相对的第一轴向面。径向油通道被限定在第一轴向面与第二轴向面之间。第一密封环和第二密封环两者具有构造成接触弹簧的楔形表面，且弹簧构造成经由楔形表面将第一密封环偏压远离第二密封环。第一密封环和第二密封环设置在沿径向向内指向的通道中。第一密封环或第二密封环中的至少一个具有多个凸起，其延伸超过第一轴向面或第二轴向面。多个凸起构造成创建通路，以允许油流过通路，且通过减小第一轴向面与第二轴向面之间的静摩擦而允许第一密封环或第二密封环中的至少一个移入期望的位置。多个凸起延伸进入径向油通道的路线的大约三分之一到大约二分之一。第一密封环和第二密封环两者都包括位于其内径向位置处的耐磨材料，且耐磨材料构造成减小转子轴上的磨损。
本专利技术的第一技术方案提供了一种密封环组件，包括：密封壳，其限定沿径向向内指向的通道；从第二密封环沿轴向设置的第一密封环，第一密封环具有与第二密封环的第二轴向面相对的第一轴向面;限定在第一轴向面与第二轴向面之间的径向油通道;第一密封环和第二密封环两者均包括构造成接触弹簧的楔形表面，弹簧构造成经由楔形表面偏压第一密封环远离第二密封环，第一密封环和第二密封环设置在沿径向向内指向的通道中；包括延伸超过第一轴向面或第二轴向面的多个凸起的第一密封环或第二密封环中的至少一个，其中多个凸起构造成创建通路以允许油流过通路，且通过减小第一轴向面与第二轴向面之间的静摩擦而允许第一密封环或第二密封环中的至少一个移入期望的位置。
本专利技术的第二技术方案是在第一技术方案中，多个凸起延伸进入径向油通道的路线的大约三分之一到大约二分之一。
本专利技术的第三技术方案是在第二技术方案中，径向油通道的轴向长度为大约0.125英寸，且多个凸起的轴向长度为大约0.04英寸到大约0.06英寸。
本专利技术的第四技术方案是在第一技术方案中，多个凸起沿第一轴向面或第二轴向面中的至少一个以基本相等间隔设置。
本专利技术的第五技术方案是在第一技术方案中，多个凸起设置在第一轴向面上。
本专利技术的第六技术方案是在第五技术方案中，多个凸起沿第一轴向面以大约60度的间隔设置。
本专利技术的第七技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密封环组件，包括：密封壳，其限定沿径向向内指向的通道；从第二密封环沿轴向设置的第一密封环，所述第一密封环具有与所述第二密封环的第二轴向面相对的第一轴向面;限定在所述第一轴向面与所述第二轴向面之间的径向油通道;所述第一密封环和所述第二密封环两者均包括构造成接触弹簧的楔形表面，所述弹簧构造成经由所述楔形表面偏压所述第一密封环远离所述第二密封环，所述第一密封环和所述第二密封环设置在所述沿径向向内指向的通道中；包括延伸超过所述第一轴向面或所述第二轴向面的多个凸起的所述第一密封环或所述第二密封环中的至少一个，其中所述多个凸起构造成创建通路以允许油流过所述通路，且通过减小所述第一轴向面与所述第二轴向面之间的静摩擦而允许所述第一密封环或所述第二密封环中的至少一个移入期望的位置。

【技术特征摘要】
2015.01.13 US 14/5953101.一种密封环组件，包括：
密封壳，其限定沿径向向内指向的通道；
从第二密封环沿轴向设置的第一密封环，所述第一密封环具有与所述第二密封环的第二轴向面相对的第一轴向面;限定在所述第一轴向面与所述第二轴向面之间的径向油通道;所述第一密封环和所述第二密封环两者均包括构造成接触弹簧的楔形表面，所述弹簧构造成经由所述楔形表面偏压所述第一密封环远离所述第二密封环，所述第一密封环和所述第二密封环设置在所述沿径向向内指向的通道中；
包括延伸超过所述第一轴向面或所述第二轴向面的多个凸起的所述第一密封环或所述第二密封环中的至少一个，其中所述多个凸起构造成创建通路以允许油流过所述通路，且通过减小所述第一轴向面与所述第二轴向面之间的静摩擦而允许所述第一密封环或所述第二密封环中的至少一个移入期望的位置。
2.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述多个凸起延伸进入所述径向油通道的路线的大约三分之一到大约二分之一。
3.根据权利要求2所述的密封环组件，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ费茨莫里斯，AJ乔治，AS阿劳，AS塔纳夫德，MR马丁，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US