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図面 (9)

課題

水素冷却式発電機水素雰囲気軸受空所内の流体とを互いに実質的に分離する低流量膜封じを提供する。

解決手段

水素冷却式発電機内で、封じケーシング(30)が1対の封じリング(40、42)を受入れる為に、半径方向内向きに開口する室を持っていて、リングと回転子との間の界面に沿って流体膜を形成する。ばね(44)が封じリングを封じケーシングの軸方向に隔たるフランジ(36、38)に対して偏圧し、封じリングとフランジの界面に静油封じの溝が設けられる。ブラシ封じ(46)が一方又は両方の封じリングにより又は封じケーシングによって担持され、回転子の表面と係合する剛毛を持っている。封じリング及びブラシ封じの組合せは、低流量流体膜封じを形成し、ハウジング壁及び封じケーシングの両側にある水素雰囲気及び油を互いに分離した状態に保つ。

概要

背景

概要

水素冷却式発電機水素雰囲気軸受空所内の流体とを互いに実質的に分離する低流量膜封じを提供する。

水素冷却式発電機内で、封じケーシング(30)が1対の封じリング(40、42)を受入れる為に、半径方向内向きに開口する室を持っていて、リングと回転子との間の界面に沿って流体膜を形成する。ばね(44)が封じリングを封じケーシングの軸方向に隔たるフランジ(36、38)に対して偏圧し、封じリングとフランジの界面に静油封じの溝が設けられる。ブラシ封じ(46)が一方又は両方の封じリングにより又は封じケーシングによって担持され、回転子の表面と係合する剛毛を持っている。封じリング及びブラシ封じの組合せは、低流量流体膜封じを形成し、ハウジング壁及び封じケーシングの両側にある水素雰囲気及び油を互いに分離した状態に保つ。

目的

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請求項1

回転子(10)、片側に水素雰囲気(28)を持つハウジング壁(12)及び該ハウジング壁の反対側にあって流体を収容した軸受空所(22)内にある軸受(16)を持つ水素冷却式発電機で、前記回転子と前記ハウジング壁との間にあって、前記水素雰囲気と前記軸受空所内の流体とを互いに実質的に分離する低流量膜封じにおいて、前記壁と前記回転子との間にある封じケーシング(30)と、前記回転子の周りに前記ケーシングによって担持された封じリング(40)と、前記ケーシングによって担持されていて、前記回転子に係合する剛毛を持つブラシ封じ(46)とを有し、前記封じリング及び前記ブラシ封じは前記回転子に沿って低流量膜封じを作るように構成されていて、前記ケーシングの両側にある水素雰囲気と流体とを互いに実質的に分離した状態に保つこと、を特徴とする低流量膜封じ。

請求項2

前記封じリングが前記ブラシ封じを担持している請求項1記載の低流量膜封じ。

請求項3

前記ブラシ封じから軸方向に隔たって前記ケーシングによって担持された第2のブラシ封じを有する請求項1記載の低流量膜封じ。

請求項4

回転子(10)、片側に水素雰囲気(28)を持つハウジング壁(12)、及び軸受油を収容した軸受空所内にある軸受(16)を持つ水素冷却式発電機で、前記回転子と前記ハウジング壁との間にあって、前記水素雰囲気と前記軸受空所内の油とを互いに分離する低流量膜封じにおいて、前記壁(12)と前記回転子(10)との間にあって、前記回転子に向かって内向きに開口していて、軸方向に隔たる1対のフランジ(36、38)の間に区画された環状室(34)を持つ封じケーシング(30)と、前記環状室内にある1対の封じリング(40、42)と、前記封じリングを前記フランジと係合した状態に保つばね(44)と、前記封じケーシングによって担持されていて、前記回転子と係合し得る剛毛を持ち、且つ前記回転子と前記ハウジング壁との間に封じを保つ環状ブラシ封じ(46)と、を有する低流量膜封じ。

請求項5

前記ブラシ封じが前記封じリングの内の1つによって担持されている請求項4記載の低流量膜封じ。

請求項6

前記ばねが前記封じリングより半径方向外側で前記室の中に配置されている請求項4記載の低流量膜封じ。

請求項7

前記室に油が入っていて、前記封じリングと前記回転子との間に薄い油膜が作られる請求項4記載の低流量膜封じ。

請求項8

前記封じリングが傾斜面(43、45)を持ち、ばね(44)が前記傾斜面に接して、前記封じリングを互いに軸方向に遠ざかるように、前記軸方向に隔たるフランジ(36、38)に夫々向けて偏圧する請求項4記載の低流量膜封じ。

請求項9

前記ブラシ封じが前記封じリングの内の1つによって担持され、前記ばねが前記封じリングより半径方向外側で前記室の中に配置されている請求項8記載の低流量膜封じ。

請求項10

前記室に油が収容されていて、前記封じリング及び前記回転子の間に薄い油膜が作られる請求項9記載の低流量膜封じ。

請求項11

回転子、片側に水素雰囲気を持つハウジング壁、及び該ハウジング壁の反対側にあって流体を収容した軸受空所内にある軸受を持つ水素冷却式発電機で、前記回転子と前記ハウジング壁との間にあって、前記水素雰囲気と前記軸受空所内の流体とを実質的に互いに分離する低流量膜封じにおいて、前記壁と前記回転子との間にある封じケーシングと、該封じケーシングによって担持されていて、その間に加圧したタービン油受入れる室を構成し、各々のブラシ封じの剛毛が前記回転子に係合する軸方向に隔たる1対のブラシ封じとを有し、少なくとも前記封じケーシングの内側にあるブラシ封じが、前記回転子に沿って低流量膜封じを形成して、前記封じケーシングの両側にある水素雰囲気と流体とを互いに分離した状態に実質的に保つこと、を特徴とする低流量膜封じ。

請求項12

油そらせ封じが前記ブラシ封じと共にその間に封じ空所を構成している請求項11記載の低流量膜封じ。

請求項13

前記油そらせ封じが複数個ラビリンス歯で構成されている請求項12記載の低流量膜封じ。

技術分野

0001

本発明は水素冷却式発電機に対する封じに関し、特に、発電機のハウジング壁の片側にある水素雰囲気と壁の反対側にある発電機の軸受油との間を密封するブラシ封じを含む低流量流体膜封じに関する。

背景技術

0002

水素冷却式発電機では、端壁又はケーシング回転子を取り囲んでいて、封じがハウジング壁と回転子との間に介在配置されて、壁の片側にある水素雰囲気と、典型的には軸受空所内にあるが、ハウジング壁の反対側にある油との間を密封する。流体膜封じは、洩れがゼロに近いダイナミック回転子封じとして、水素冷却式発電機に従来から使われている。タービン発電機装置には、その軸受に対するタービン油を供給しなければならないから、タービン油がこういう封じの従来の作業流体である。一般的に、回転子軸周りにある隙間の小さい1対のリングにより、流体膜封じが回転子に沿って差向けられる。典型的な装置では、この油の流れが、ハウジング壁内にある水素雰囲気又は壁の反対側にある軸受空所内に完全に入り込むことを許している。水素雰囲気に入った油は水素ガス取込み、この水素ガスがこの後発電機から取り出され、装置から逃がされる。特に、油がハウジング壁の水素側に入るとき、それが油の中に溶解した空気をこの環境の中に放出し、水素を吸い込んで、この水素を装置から取り出す。この水素の消費が、発電機の利用者にとって絶えずかかるかなりの経費であった。

0003

軸受油装置とは完全に別個の別の装置では、運転開始のときに装置に水素ガスを飽和させ、このため、運転中に吸い込む水素が少なくなる。しかし、こういう装置は、かなりの補助装置及び一層長い回転子を必要とする。このため、水素冷却装置における水素の消費を減らすことが望ましい。

発明の概要

0004

本発明の好ましい実施例では、水素雰囲気に対する油の薄膜の流れを減らし、こうして水素の消費を減らすと共に、製造及び組立てを容易にすると共に、例えば故障事態があったときに、封じ流体の圧力が失われた場合、水素の脱出に対して抵抗するという別の利点を持つ低流量流体膜封じを提供する。上に述べたことを達成する為に、低流量流体膜封じが回転子とハウジング壁との間に設けられ、壁の片側にある水素雰囲気を、壁の反対側にある軸受空所の油と空気との混合物から分離する。好ましい1実施例では、低流量流体膜封じが、少なくとも1つの封じリング及びブラシ封じの組合せを含む。ブラシ封じが、その先端で回転子と係合するように、封じケーシングから内向きに突出する剛毛環状配列を有する。剛毛はケブラー又はポリエステル材料で形成することが好ましい。ブラシ封じを封じリングによって担持し、流体膜を形成する為の油又はその他の流体を、封じケーシングよりも一層高い圧力で、密封空間内ポンプ送り込むことが好ましい。油又は流体は、低流量膜封じを作るように、ブラシ封じによって絞られる。流体の流れを、完全な円周方向の膜を保つのに必要な最低限に減らすことにより、水素の消費が減少する。低速及び過渡状態を含めたあらゆる運転状態で、始動のときも全速運転のときも、この膜が保たれていなければならないことが理解されよう。

0005

水素雰囲気と流体空所との間を密封する上で、封じリングと組合わせてブラシ封じを使うことによって、この他の利点が得られる。例えば、典型的には隙間がきつい封じが使われる。こういう封じをブラシ封じと共に使うと、許容公差を緩めることが出来、封じの製造が、容易になる。更に、ブラシは封じリング程損傷を受け難いので、封じの組立てが一層容易になる。これが可撓性を持つ為に、組立ての整合外れに対する寛容性も一層大きい。更に、ブラシ封じは、故障の事態があった場合、万一密封流体の圧力が失われたときに、水素ガスが封じを通じて脱出することに対して実質的な抵抗を持ち、こうして爆発性水素ガスの放出を最小限に抑える。

0006

本発明の別の好ましい実施例では、低流量流体膜封じが、封じのその場所にある他のどんな種類の封じにも代わって、その間に空所を区画する1対のブラシ封じを持っている。空所が加圧して供給されたタービン油を収容する。ブラシの剛毛の先端が回転子と係合し、加圧されたタービン油があると、回転子とハウジング壁の間に低流量膜封じが作られ、隙間のきつい封じを必要としなくなる。この為、低流量膜封じは、油そらせ封じの外側で、封じ空所と軸受空所との間にあるブラシ封じだけで構成される。

0007

本発明の好ましい実施例では、回転子、片側に水素雰囲気を持つハウジング壁、及びハウジング壁の反対側に流体、例えば液体ガス又は液体/ガスを収容した軸受空所内の軸受を持つ水素冷却式発電機で、回転子とハウジング壁との間に、水素雰囲気と軸受空所内の流体とを互いに実質的に分離する低流量膜封じが提供される。この膜封じは、壁と回転子との間にある封じケーシングと、回転子の周りにケーシングによって担持された封じリングと、ケーシングによって担持されていて、回転子に係合する剛毛を持つブラシ封じとを有し、封じリング及びブラシ封じは回転子に沿って低流量膜封じを作るように構成され、ケーシングの両側にある水素雰囲気及び流体を互いに分離した状態に実質的に保つ。

0008

本発明の別の好ましい実施例では、回転子、片側に水素雰囲気を持つハウジング壁、及び軸受油を収容した軸受空所内の軸受を持つ水素冷却式発電機で、回転子とハウジング壁との間にあって、水素雰囲気と軸受空所内の油及び空気の混合物を互いに分離する低流量膜封じが提供される。この膜封じは、壁と回転子との間にあって、回転子に向かって内向きに開口し、軸方向に隔たる1対のフランジの間に区画された環状室を持つ封じケーシングと、環状室内にある1対の封じリングと、封じリングをフランジと係合した状態に保つばねと、封じケーシングによって担持さていて、回転子と係合し得る剛毛を持ち、回転子及びハウジング壁との間の封じを保つ環状ブラシ封じとを有する。

0009

本発明の更に別の好ましい実施例では、回転子、片側に水素雰囲気を持つハウジング壁、及びハウジング壁の反対側にあって流体を収容する軸受空所内にある軸受を持つ水素冷却式発電機で、回転子とハウジング壁との間にあって、水素雰囲気と軸受空所内の流体を実質的に互いに分離する低流量膜封じが提供される。この膜封じは、壁と回転子との間にある封じケーシングと、封じケーシングによって担持されていて、その間に加圧されたタービン油を受入れる室を区画する軸方向に隔たる1対のブラシ封じとを有し、各々のブラシ封じの剛毛が回転子に係合し、少なくとも封じケーシングの内側にあるブラシ封じが回転子に沿って低流量膜封じを形成して、封じケーシングの両側にある水素雰囲気及び流体を互いに分離した状態に実質的に保つ。

0010

次に図面について説明する。図1について説明すると、回転子10、ハウジング壁又はケーシング12及び端蓋14の一部分を持つ水素冷却式発電機の端部が示されている。更に、内側及び外側軸受リング18及び20で構成された回転子軸軸受16も示されており、これらのリングは、油を収容した軸受空所22及び軸受キャップ24内に配置されており、これらが末端油そらせ部材26と共に、回転子10の周りの油軸受空所22の外側部分を閉じている。

0011

ハウジング壁12の内面に沿って(図1で見て壁12の左側に)、28と記した水素雰囲気が発電機内部にあって、発電機を冷却する。低流量流体膜封じが回転子10とハウジング壁又はケーシング12との間に設けられ、水素雰囲気28を油軸受空所22内にある流体から分離した状態に保つ。封じケーシング30をハウジング壁12及び回転子10との間に介在配置することが好ましい。封じケーシング30は環状板又は翼部で構成されていて、その半径方向外側の直径に沿って、絶縁物32に通したボルトによって固定されている。図示のように、封じケーシング30が、回転子10に向かって半径方向内向きに開口していて、軸方向に隔たる1対のフランジ36及び38の間に区画された環状室34を含む、室34の中には隙間の小さい1対の封じリング40、42が設けられるが、これは干渉封じであって良い。更に室34には環状ガーターばね44があり、これが夫々封じリング40、42の半径方向の一番外側部分に沿った傾斜面43及び45に係合する。こうしてばね44が封じリング40及び42を軸方向及び半径方向に偏圧する。

0012

静油封じ47及び49が夫々フランジ36及び38に沿って設けられていて、封じリング40及び42の軸方向を向く面に対して封着する。空所34に加圧した油を供給して、回転子10の表面に沿って薄い油膜を作ることが理解されよう。

0013

本発明の好ましい実施例では、封じリング40、42の一方、今の場合は封じリング40に環状ブラシ封じ46が取付けられる。ブラシ封じ46は、ケブラー又はポリエステルで形成されることが好ましいが、全体的に半径方向内向きの複数個の剛毛を持っていて、その半径方向の一番の先端又は末端が回転子10の表面と係合する。封じリング40及び42がそれ自体として封じを通る流体の流れを最小限に抑えるが、ブラシ封じ46がこの膜を更に絞って、水素雰囲気28に向かう方向の流れが非常に小さい膜封じを作る。これは直接的に水素の消費を減らすことにつながると共に、ブラシ封じ46と共に用いたとき、封じリングが典型的な場合より一層許容公差を緩やかにすることが出来るので、封じの製造及び組立てを容易にする。組立てのとき、ブラシ封じは、組立ての整合外れに対する許容性が一層大きい。封じリングと組合わせてブラシ封じを使うことの別の利点は、故障があった場合、例えば、密封圧力が失われた場合、水素が水素雰囲気から封じを通り越して流れることをブラシ封じが最小限に抑えることが出来る点にある。両方の封じリング40及び42にブラシ封じを設けることが出来ることが理解されよう。

0014

図3−7には、種々のブラシ封じ及び封じリングの組合せが示されている。例えば、図3では、封じリング50は、ブラシ封じ54と半径方向に重なるように、その半径方向外側の端の近くにフランジ52を持つことが出来る。フランジ52は、ガーターばね44と係合する為に傾斜面56を持っている。

0015

図4では、封じリング60は図3と同様であるが、フランジ62が一層半径方向内側にあって、ブラシ封じ64と半径方向に重なっている点が異なる。更に、封じリング60の面66は直線的である。

0016

図5では、封じリング70が溝孔72を持ち、これが半径方向内向きに開口していて、ブラシ封じ74の剛毛を受入れる。封じリング70の半径方向外側部分に沿った傾斜面76が、ガーターばねに対する座になる。

0017

図6では、ブラシ封じ80が、ガーターばねの座となる傾斜面84とは反対の封じリング82の側に取付けられている。

0018

図7では、全体的にT字形の封じリング90に1対のブラシ封じが取付けられブラシ封じ92及び94は封じリング90の半径方向内向きの脚96の両側にある。この他の形式のブラシ封じ及び封じリングの組合せも本発明の範囲内にあることが理解されよう。

0019

次に図8に示す本発明の形式について説明すると、これまでの実施例の隙間のきつい封じ、例えば封じ40及び42の代わりに、封じケーシング30と同様な封じケーシング100が設けられていて、これが、回転子10に向かって半径方向内向きに開口し、軸方向に隔たる1対のブラシ封じ104及び106によって区画された環状室102を持っている。室102に適当な源から加圧したタービン油を供給する。ブラシ封じ104及び106は何れも複数個の剛毛を持ち、その先端が回転子10の表面に係合する。図示のように、ブラシ封じの両側の側面に環状側板108及び110が当てられ、手前側の端の溶着部112が板108及び110と剛毛の手前側の端を互いに固着する。ブラシ封じが、溶接のような適当な手段により、封じケーシング100のフランジ114に固定される。剛毛の先端が回転子の表面と係合すること、並びに回転子の表面に沿ってタービン油が外向きに流れることが、剛毛によって実質的に妨げられ、回転子の表面に沿って非常に薄い油膜が形成されることが理解されよう。

0020

本発明を、最も実用的で好ましい実施例と考えられるものについて説明したが、本発明がここに示した実施例に制限されるのではなく、その反対に、特許請求の範囲に含まれる種々の変更及び均等物を含むものであることを承知されたい。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明の好ましい実施例に従って構成された、水素冷却式発電機のハウジング壁と回転子との間にある低流量流体膜封じの部分的な断面図。
図2低流量流体膜封じの部分的な斜視図。
図3干渉形の封じリングと共に使われる種々のブラシ封じの一構成を示す拡大断面図。
図4干渉形の封じリングと共に使われる種々のブラシ封じの一構成を示す拡大断面図。
図5干渉形の封じリングと共に使われる種々のブラシ封じの一構成を示す拡大断面図。
図6干渉形の封じリングと共に使われる種々のブラシ封じの一構成を示す拡大断面図。
図7干渉形の封じリングと共に使われる種々のブラシ封じの一構成を示す拡大断面図。
図8別の形の低流量流体膜封じを図2と同様な斜視図。

--

0022

10回転子
12ハウジング壁
16軸受
22 軸受空所
28水素雰囲気
30 封じケーシング
40 封じリング
46ブラシ封じ

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