CN102158002A - 改进的密封式发电机 - Google Patents

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Abstract

一种改进的密封式发电机(1)，其包括容纳定子(3)和连接至轴(5)的转子(4)的外壳2，其中轴(5)设置有容纳引线(10)的导管，其中引线(10)将来自励磁机(8)的电力运送到转子励磁绕组(9)。导管具有密封单元，用于防止包含在外壳(2)的内部中的气体到达励磁机(8)。密封单元包括第一和第二密封件(20、21)，它们在彼此之间限定室(22)，使得从密封件(20、21)泄漏的气体进入室(22)。

Description

改进的密封式发电机
技术领域
本发明涉及一种改进的密封式发电机。
背景技术
参照图1和2，密封式发电机1包括外壳2，该外壳2容纳定子3和能够在其中旋转的转子4。
转子4包括由轴承6支撑的轴5。提供密封环7以将外壳2的内部(通常包含H2)相对于外部环境密封。
已知发电机1还包括励磁机8，其产生直流电力以供应给转子绕组9。
励磁机8通常位于外壳2的外部，并且为了将直流电力供应给转子绕组9，轴5设置有其中容纳引线10的导管。
引线10在一侧上连接至励磁机8，并且在另一侧上连接至转子绕组9。
另外，由于外壳2的内部11填充有H2，所以必须提供密封件以防止H2到达励磁机8，这是因为当H2与空气混合时会产生爆炸混合物，在存在火花(由励磁机产生)时可能爆炸。
具体地，图1显示了第一类型的发电机，其中励磁机8将电力供应给滑环12，该滑环12设置在连接至轴5的滑环轴5a上。
如图所示，在该实施方式中，导管和引线10在轴5和滑环轴5a中延伸。
滑环12经由径向杆13(插入连接至导管的径向孔中)而连接至引线10；然后引线10经由径向柄14(也插入连接至导管的径向孔中)而连接至转子绕组9。
在这些发电机中，密封件传统地位于径向孔与相应的径向柄14之间的位置A上；另外(为了冗余度的原因)，将另外的密封件设置在径向孔与相应的径向杆13之间的位置B上。
然而，该结构阻止了由H2冷却引线10(密封在引线10的上游)。
另外，由于大直径的径向孔和在其中容纳的柄14，所以难以实现在位置A上的密封。
此外，由于必须对位置A与B之间的整个导管加压，这导致测试气体的浪费和实际困难，所以难以执行确定密封件的质量的测试操作。
可替换地，将密封件安装在导管与引线10之间(发电机轴5与滑环轴5a之间)的位置C上，并且在该情况下，还将另外的密封件(为了冗余度的原因)设置在径向孔与相应的径向杆13之间的位置B上。
然而在该情况下，由于必须封闭位置A，并且必须密封位置A与B之间的导管，所以也非常难以执行测试操作(C与B之间的测试操作不可行)。
图2显示了另一种发电机类型，其中发电机轴5被连接至励磁机8的转子15，该励磁机8的转子15围绕定子16。
在该情况下，传统地在位置D上提供密封件，使得能够由H2冷却整个引线10，并且另外，在制造过程中，还能够以非常容易的方式执行质量测试。
然而，因为仅能从转子15的内部到达位置D，所以例如在发电机停机的过程中不能执行进一步的质量测试。
除了上述缺点以外，因为如果在位置A或C与在位置B上的密封件产生泄漏(对于图1的发电机)，或者如果密封件D产生泄漏(对于图2的发电机)，H2将会在其被探测之前到达励磁机8(或者其滑环12)，所以两种发电机类型都可能具有安全问题；这可能导致非常危险的情况。
发明内容
因此本发明的技术目的是提供一种改进的密封式发电机，通过其消除现有技术的所述问题。
在该技术目的的范围内，本发明的一个方面是提供一种发电机，其中能够通过可靠的密封件以容易的方式实现密封。
本发明的另一个方面是提供一种发电机，其中不仅在制造过程中，而且在发电机的短时停机过程中，能够以容易且迅速的方式执行测试操作。
本发明的另一个方面是提供一种发电机，其由于H2不能不可预知地到达励磁机，而具有非常安全的操作。
根据本发明，通过依照所附权利要求提供改进的密封式发电机而达到该技术目的以及这些和其他方面。
有利地，能够由H2来冷却将直流电力从励磁机供应给转子绕组的引线。
附图说明
从根据本发明的发电机的优选的但不排他的实施方式的描述将会更加明白本发明的进一步特征和优点，在附图中以非限制性实施例的方式示出，其中：
图1和2显示了两种不同类型的发电机；以及
图3和4显示了分别应用于图1和2的类型的发电机的本发明的实施方式中的密封件。
具体实施方式
在下文中，相同的附图标记表示与已经描述的相同的元件。
改进的密封式发电机1包括容纳定子3和转子4的外壳2，该转子4包括轴5。
轴5设置有容纳引线10的导管，该引线10将来自直流励磁机8的电力运送到转子励磁绕组9。
引线10由两个导电棒(典型地由铜制成)制成，该两个导电棒相互绝缘并且每一个连接至直流励磁机8的极。
导管具有一个或多个密封单元，用于防止包含在外壳2的内部11中的气体到达励磁机8。
每个密封单元具有彼此邻近的两个或多个密封件；具体地，每个密封单元包括第一和第二密封件20、21，在彼此之间限定室22，使得从密封件20泄漏的气体进入该室22；即，可能的泄漏不会越过密封件20、21。
另外，轴5具有将室22连接至外部的孔23；这些孔23优选地具有径向方向。
在接近孔23的出口的区域中，有利地提供传感器24，用于探测包含在外壳2的内部的气体、典型地是H2；这使得在发生泄漏的情况下气体到达励磁机8(或滑环12)之前探测到H2。
两个密封件20、21间隔开设置在导管的扩大部分中，从而在密封件20、21与导管壁25之间限定室22；自然地，在两个密封件20、21互不相邻的情况下，引线10也参与限定室22。
有利地将密封件20、21容纳在轴5的端部处，在该轴5的端部处限定了扩大的导管部分。
具体地，扩大的导管部分具有至少两个不同直径，每一个用于容纳密封件20和21，从而允许将密封件20、21容易且迅速地插入其中。
优选地，如图所示，扩大的导管部分具有三个不同直径。
图3显示了本发明的实施方式，其中轴5被连接至滑环轴5a，在该滑环轴5a上提供滑环12(图1)。
于是在该实施方式中，将扩大的导管部分设置在位置C上，并且其由滑环轴5a封闭(图1)。
导管具有其中容纳有引线10的轴向部分，以及其中容纳有连接至转子励磁绕组9的径向柄14的径向孔；将这些元件限定在轴5中。
另外，导管还部分地在滑环轴5a中延伸，在该滑环轴5a处提供另外的径向孔用于容纳连接至滑环12的杆13。
图4显示了再一个实施方式，轴5连接至励磁机8，该励磁机8具有围绕定子16的圆柱形转子15。
在该实施方式中，优选地在位置D上限定扩大的导管部分，并且引线10被连接至几个挠性板26，以提供至励磁机8的电连接(图4)。
自然地，还在本发明的该实施方式，导管具有其中容纳有引线10的轴向部分以及其中容纳有径向柄14的径向孔；相反地，不提供另外的径向孔和杆，并且引线10被直接连接至励磁机转子15。
在所示的两个实施方式中，两个密封件20、21具有相同的特征，并且具体地，每个密封件具有连接至引线10的部分27和连接至导管壁25的部分28；在这两个部分27、28之间提供O型环29。另外，在部分28与轴5之间提供另外的O型环30。
优选地，为了易于组装，与密封件20的部分27的外径相对应的部分28的内径大于与密封件21的部分27的外径相对应的部分28的内径。
有利地，这些密封件20、21允许引线10和转子5相对于彼此的自由移动，以允许引线10和轴5的自由热膨胀。
从所描述的和所示出的可以明白本发明的发电机的操作，并且其主要如下。
在制造过程中，由于在设置密封件20和21处的扩大的导管壁25的两个或优选地三个不同直径，组装是迅速的且容易的。
密封件位于位置C上(图1和3的实施方式)，或者位置D上(图2和4的实施方式)。这使得负荷10被氢冷却。
因为如果发生泄漏使得H2经过第一密封件20，则其进入室22而不会到达励磁机8(或者其部件，例如滑环12)，所以操作非常安全。另外，H2从室22经过孔23，从而到达传感器24。
这使得在非常早的阶段探测到H2泄漏，从而可以执行安全程序，避免任何危险并且允许以安全和可靠的方式操作发电机。
另外，由于H2经过孔23，所以其不会在室22中积聚(在高压下)，而有还越过第二密封件21的危险。
此外，不仅在制造过程中、而且在发电机的短时停机过程中，也能够以非常容易的方式执行密封件质量测试。实际上，为了执行密封件质量测试，仅必需封闭孔23，由于这些孔的小直径，所以这是容易的操作。然后必须对室22加压(例如经由孔23中的一个)，然后以传统方式检查密封件20、21的质量。
除了已经陈述的优点以外，由于要被加压的是有限的体积，所以以该方式执行测试还非常便宜和迅速。
自然地，所描述的特征可以相互独立地提供。
实际上，可以根据需要以及技术水平随意选择所使用的材料和尺寸。
附图标记
1        发电机
2        外壳
3        定子
4        转子
5        轴
5a      滑环轴
6       轴承
7       密封环
8       励磁机
9       绕组
10      引线
11      2的内部
12      滑环
13      杆
14      柄
15      8的转子
16      8的定子
20、21  密封件
22      室
23      孔
24      传感器
25      导管壁
26      挠性板
27、28  20、21的部分
29、30  O型环
A、B、C、D  传统密封件位于的位置

Claims (14)

1.一种改进的密封式发电机(1)，其包括外壳(2)，该外壳(2)容纳定子(3)和连接至轴(5)的转子(4)，其中该轴(5)设置有容纳引线(10)的导管，该引线(10)将来自励磁机(8)的电力运送到转子励磁绕组(9)，所述导管包括密封单元，用于防止包含在该外壳(2)的内部中的气体到达该励磁机(8)，其特征在于，所述密封单元包括第一和第二密封件(20、21)，该第一和第二密封件(20、21)在彼此之间限定室(22)，使得从密封件(20、21)泄漏的气体进入该室(22)。
2.根据权利要求1所述的发电机(1)，其特征在于，所述转子(4)具有将该室(22)连接至外部的至少一个孔(23)。
3.根据权利要求2所述的发电机(1)，其特征在于，所述孔(23)具有径向方向。
4.根据权利要求3所述的发电机(1)，其特征在于，在该孔(23)的出口的区域中包括传感器(24)，该传感器(24)用于探测万一从该外壳(2)逸出的气体。
5.根据权利要求1所述的发电机(1)，其特征在于，所述密封件(20、21)被间隔开设置在扩大的导管部分中，从而至少在该密封件(20、21)与导管壁(25)之间限定该室(22)。
6.根据权利要求5所述的发电机(1)，其特征在于，在该轴(5)的端部处限定所述扩大的导管部分。
7.根据权利要求6所述的发电机(1)，其特征在于，该扩大的导管部分具有至少两个不同直径，每一个用于容纳密封件(20、21)。
8.根据权利要求6所述的发电机(1)，其特征在于，该扩大的导管部分由邻近的滑环轴(5a)封闭。
9.根据权利要求6所述的发电机(1)，其特征在于，挠性板(26)被连接至该引线(10)。
10.根据权利要求1所述的发电机(1)，其特征在于，所述导管具有轴向部分和径向孔，其中该轴向部分容纳所述引线(10)，并且该径向孔容纳连接至该转子励磁绕组(9)的径向柄(14)。
11.根据权利要求10所述的发电机(1)，其特征在于，所述导管部分地在该滑环轴(5a)中延伸，在该滑环轴(5a)中提供另外的径向孔，该另外的径向孔容纳连接至该滑环(12)的径向杆(13)。
12.根据权利要求1所述的发电机(1)，其特征在于，每个密封件(20、21)具有连接至该引线(10)的部分(27)和连接至导管壁(25)的部分(28)，在这两个部分(27、28)之间提供O型环(29)。
13.根据权利要求12所述的发电机(1)，其特征在于，在该密封件(20、21)的连接至该导管壁(25)的部分(28)与该轴(25)之间提供另外的O型环(30)。
14.根据权利要求1所述的发电机(1)，其特征在于，每个密封单元具有彼此邻近的两个或多个密封件(20、21)。
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