CN102797851A - 用于氢气冷却的发电机的密封油式密封系统的轴密封环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于氢气冷却的发电机的密封油式密封系统的轴密封环（1），所述轴密封环设计成，在装入状态下借助其设置在内侧的工作面径向地贴靠在发电机轴上，并且以用密封油加载的方式与发电机轴氢气密封地共同作用，其特征在于，轴密封环（1）由铅青铜材料制成。

Description

用于氢气冷却的发电机的密封油式密封系统的轴密封环
技术领域
本发明涉及一种用于氢气冷却的发电机的密封油式密封系统的轴密封环。
背景技术
例如马达或者发电机的旋转电机具有轴，以用于传输扭矩。借助冷却循环来导出在电机运行中所释放的热量，尤其在轴上所释放的热量。在此，在冷却循环中，空气、水或氢气用作为热量的载体。与空气和水相比，氢气的优点在于更高的吸热能力以及更低的摩擦损失。为了避免氢气从冷却循环中逸出，在轴上使用密封油式密封系统。密封油式密封系统具有轴密封环，其中在轴密封环的内侧和轴之间构成密封间隙。在轴密封环的内侧中设有圆周沟槽，密封油经由所述圆周沟槽流入到密封间隙中。用于密封油的输送管道位于轴密封环的端侧上或者外侧上。
轴密封环的材料在其强度和其与轴的滑动性能方面进行选择。如果在所谓的紧急情况下轴密封环接触到轴上，那么对于材料的要求是，使得不会造成轴的表面或者轴密封环的表面的损坏。轴的或者轴密封环的表面的损坏能够导致泄漏，进而导致氢气从冷却循环中逸出。轴密封环的实施方式在于青铜的使用，其中密封环由青铜工件一件式地制成。然而，在使用由青铜制成的轴密封环时，在紧急情况下会出现在轴的表面上的不利的损坏。
一种对于使用青铜的替选方案在于，使用具有与轴更好的滑动性能的白合金。然而，白合金具有低的强度，从而使得使用由钢或者青铜制成的环形的支撑体，所述支撑体设有白合金层。在此，白合金层以离心铸造工艺施加到支撑体的内侧上。为了实现白合金与支撑体的良好的结合，支撑体在施加白合金层之前设有锌层。然而，在白合金和支撑体之间能够出现不利的结合缺陷。此外，在紧急情况下，会出现白合金层的损坏，这是高温或者其他疲劳现象的结果。
发明内容
本发明的目的为，提供一种用于氢气冷却的发电机的密封油式密封装置的轴密封环，其中轴密封环具有良好的自润滑性能（Notlaufeigenschaften）。
根据本发明的用于氢气冷却的发电机的密封油式密封系统的密封环设计成，在装入状态下借助其设置在内侧的工作面径向地贴靠在发电机轴上，并且以用密封油加载的方式与发电机轴氢气密封地共同作用，其特征在于，轴密封环由铅青铜材料制成。在将根据本发明的轴密封环设置在密封油式密封系统中时，由于其与发电机轴的良好的滑动性能而在紧急情况下有利地不出现在轴密封环表面上和发电机轴表面上的损坏。由此，获得轴密封环的更长的使用寿命。此外，轴密封环由于铅青铜材料的高的强度而能有利地由工件一件式地制成。由此，省去金属层的耗费的施加，从而不会出现结合缺陷并且获得成本的降低。此外，省去在制造轴密封环之后进行超声波检查的必要性。
铅青铜材料优选具有质量百分比在10至20之间的铅。在工作面中优选设有至少一个圆周沟槽并且由此形成至少两个工作面区段，密封油能够经由所述圆周沟槽流到发电机轴上。
优选的是，在工作面区段的至少一个中设有多个分布在圆周上的、轴向延伸的润滑槽，所述润滑槽分别通到圆周沟槽中。通过润滑槽有利地实现提高的密封油流以及密封油在工作面上的更均匀的分布。由此，有利地降低在工作面上的温度，从而提高密封油的粘性。通过提高粘性，有利的是，轴密封环更少触及到发电机轴上，由此降低在轴密封环和发电机轴的表面上的损坏。
每个润滑槽的轴向尺寸优选在工作面区段的宽度的20%至80%之间，所述润滑槽设置在所述工作面区段中。此外，每个润滑槽的深度优选在0.5mm至圆周沟槽的深度之间。此外优选的是，每个润滑槽的在圆周方向上的尺寸最大与该润滑槽的轴向尺寸一样大。
润滑槽优选分别具有矩形的平面投影形状。作为替选而优选的是，润滑槽的圆周横截面从圆周沟槽起逐渐变细。
一组润滑槽优选设置在大气侧的工作面区段上。优选的是，另一组润滑槽设置在氢气侧的工作面区段上。此外，优选设有至少八个均匀分布在圆周上的润滑槽。
附图说明
下面，根据所附的示意图，借助根据本发明的轴密封环的优选实施形式阐明本发明。
其示出：
图1示出根据本发明的轴密封环的第一实施形式的立体图；并且
图2示出根据本发明的轴密封环的第二实施形式的横截面。
具体实施方式
如从图1和2中可见，轴密封环1具有内面2、外面3和两个端面4。轴密封环1由铅青铜材料制成，所述铅青铜材料具有质量百分比在10和20之间的铅。在外面3中设有多个凹部7，油流入孔8引入到所述凹部中。
在第一实施形式中，根据图1的轴密封环1具有设置在内面2中的圆周沟槽5。两个工作面区段6从圆周沟槽5延伸至轴密封环1的外棱边。油流入孔8从凹部延伸到圆周沟槽5中。
不同于第一实施形式，根据图2的第二实施形式在内面2中具有两个圆周沟槽5。由此，形成三个工作面区段6，即两个位于外部的、从圆周沟槽5延伸至端面4的工作区段和一个位于内部的、在两个圆周沟槽5之间延伸的工作区段。在两个外部的工作面区段6的每个中设有至少八个润滑槽9，所述润滑槽分别通到圆周沟槽5中。润滑槽9的圆周横截面从圆周沟槽5起逐渐变细。润滑槽9沿轴向方向延伸相当于设有该润滑槽的工作面区段6的宽度的大约60%的长度。润滑槽9的深度为圆周沟槽5的深度的大约25%。润滑槽9在圆周方向上的尺寸为其轴向尺寸的大约75%。在图2中示出两个油流入孔8，其中右边的油流入孔8从凹部7之一开始，平行于端面4延伸，并且通到右边的圆周沟槽5中。左边的油流入孔8从左边的端面4开始，与所述端面成一定角度地延伸，并且通到左边的环绕沟槽5中。
同样可考虑下述实施形式，其中仅在氢气侧的工作面区段6中引入润滑槽9，或者仅在大气侧的工作面区段6中引入润滑槽9。此外，还可考虑具有矩形的平面投影形状的润滑槽9。同样可考虑的是，在具有润滑槽的实施形式中在氢气侧的工作面区段和在大气侧的工作面区段中，润滑槽彼此错开地设置。

Claims (12)

1.用于氢气冷却的发电机的密封油式密封系统的轴密封环（1），其中，所述轴密封环（1）设计成，在装入状态下借助所述轴密封环的设置在内侧的工作面径向地贴靠在发电机轴上，并且以用密封油加载的方式与所述发电机轴氢气密封地共同作用，
其特征在于，所述轴密封环（1）由铅青铜材料制成。
2.根据权利要求1所述的轴密封环（1），
其中，所述铅青铜材料具有质量百分比在10至20之间的铅。
3.根据权利要求1或2所述的轴密封环（1），
其中，在所述工作面中设有至少一个圆周沟槽（5）并且由此形成至少两个工作面区段（6），所述密封油能够经由所述圆周沟槽流到所述发电机轴上。
4.根据权利要求3所述的轴密封环（1），
其中，在所述工作面区段中的至少一个中设有多个分布在圆周上的、轴向延伸的润滑槽（9），所述润滑槽分别通到所述圆周沟槽（5）中。
5.根据权利要求4所述的轴密封环（1），
其中，每个润滑槽（9）的轴向尺寸为设有该润滑槽的工作面区段（6）的宽度的20%和80%之间。
6.根据权利要求4或5所述的轴密封环（1），
其中，每个润滑槽（9）的深度在0.5mm和所述圆周沟槽（5）的深度之间。
7.根据权利要求4至6之一所述的轴密封环（1），
其中，每个润滑槽（9）在圆周方向上的尺寸最大与所述润滑槽的轴向尺寸一样大。
8.根据权利要求4至7之一所述的轴密封环（1），
其中，所述润滑槽（9）分别具有矩形的平面投影形状。
9.根据权利要求4至7之一所述的轴密封环（1），
其中，所述润滑槽（9）的圆周横截面从所述圆周沟槽（5）起逐渐变细。
10.根据权利要求4至9之一所述的轴密封环（1），
其中，一组所述润滑槽（9）设置在大气侧的所述工作面区段（6）上。
11.根据权利要求4至10之一所述的轴密封环（1），
其中，另一组所述润滑槽（9）设置在氢气侧的所述工作面区段（6）上。
12.根据权利要求4至11之一所述的轴密封环（1），
其中，设有至少八个均匀分布在圆周上的润滑槽（9）。
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