專利名稱：用于氫氣冷卻的發(fā)電機的密封油式密封系統(tǒng)的軸密封環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于氫氣冷卻的發(fā)電機的密封油式密封系統(tǒng)的軸密封環(huán)。
背景技術(shù)：
例如馬達或者發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)電機具有軸，以用于傳輸扭矩。借助冷卻循環(huán)來導出在電機運行中所釋放的熱量，尤其在軸上所釋放的熱量。在此，在冷卻循環(huán)中，空氣、水或氫氣用作為熱量的載體。與空氣和水相比，氫氣的優(yōu)點在于更高的吸熱能力以及更低的摩擦損失。為了避免氫氣從冷卻循環(huán)中逸出，在軸上使用密封油式密封系統(tǒng)。密封油式密封系統(tǒng)具有軸密封環(huán)，其中在軸密封環(huán)的內(nèi)側(cè)和軸之間構(gòu)成密封間隙。在軸密封環(huán)的內(nèi)側(cè)中設(shè)有圓周溝槽，密封油經(jīng)由所述圓周溝槽流入到密封間隙中。用于密封油的輸送管道位于軸密封環(huán)的端側(cè)上或者外側(cè)上。軸密封環(huán)的材料在其強度和其與軸的滑動性能方面進行選擇。如果在所謂的緊急情況下軸密封環(huán)接觸到軸上，那么對于材料的要求是，使得不會造成軸的表面或者軸密封環(huán)的表面的損壞。軸的或者軸密封環(huán)的表面的損壞能夠?qū)е滦孤?，進而導致氫氣從冷卻循環(huán)中逸出。軸密封環(huán)的實施方式在于青銅的使用，其中密封環(huán)由青銅工件一件式地制成。然而，在使用由青銅制成的軸密封環(huán)時，在緊急情況下會出現(xiàn)在軸的表面上的不利的損壞。一種對于使用青銅的替選方案在于，使用具有與軸更好的滑動性能的白合金。然而，白合金具有低的強度，從而使得使用由鋼或者青銅制成的環(huán)形的支撐體，所述支撐體設(shè)有白合金層。在此，白合金層以離心鑄造工藝施加到支撐體的內(nèi)側(cè)上。為了實現(xiàn)白合金與支撐體的良好的結(jié)合，支撐體在施加白合金層之前設(shè)有鋅層。然而，在白合金和支撐體之間能夠出現(xiàn)不利的結(jié)合缺陷。此外，在緊急情況下，會出現(xiàn)白合金層的損壞，這是高溫或者其他疲勞現(xiàn)象的結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為，提供一種用于氫氣冷卻的發(fā)電機的密封油式密封裝置的軸密封環(huán)，其中軸密封環(huán)具有良好的自潤滑性能(Notlaufeigenschaften)。根據(jù)本發(fā)明的用于氫氣冷卻的發(fā)電機的密封油式密封系統(tǒng)的密封環(huán)設(shè)計成，在裝入狀態(tài)下借助其設(shè)置在內(nèi)側(cè)的工作面徑向地貼靠在發(fā)電機軸上，并且以用密封油加載的方式與發(fā)電機軸氫氣密封地共同作用，其特征在于，軸密封環(huán)由鉛青銅材料制成。在將根據(jù)本發(fā)明的軸密封環(huán)設(shè)置在密封油式密封系統(tǒng)中時，由于其與發(fā)電機軸的良好的滑動性能而在緊急情況下有利地不出現(xiàn)在軸密封環(huán)表面上和發(fā)電機軸表面上的損壞。由此，獲得軸密封環(huán)的更長的使用壽命。此外，軸密封環(huán)由于鉛青銅材料的高的強度而能有利地由工件一件式地制成。由此，省去金屬層的耗費的施加，從而不會出現(xiàn)結(jié)合缺陷并且獲得成本的降低。此外，省去在制造軸密封環(huán)之后進行超聲波檢查的必要性。鉛青銅材料優(yōu)選具有質(zhì)量百分比在10至20之間的鉛。在工作面中優(yōu)選設(shè)有至少一個圓周溝槽并且由此形成至少兩個工作面區(qū)段，密封油能夠經(jīng)由所述圓周溝槽流到發(fā)電機軸上。優(yōu)選的是，在工作面區(qū)段的至少一個中設(shè)有多個分布在圓周上的、軸向延伸的潤滑槽，所述潤滑槽分別通到圓周溝槽中。通過潤滑槽有利地實現(xiàn)提高的密封油流以及密封油在工作面上的更均勻的分布。由此，有利地降低在工作面上的溫度，從而提高密封油的粘性。通過提高粘性，有利的是，軸密封環(huán)更少觸及到發(fā)電機軸上，由此降低在軸密封環(huán)和發(fā)電機軸的表面上的損壞。每個潤滑槽的軸向尺寸優(yōu)選在工作面區(qū)段的寬度的20%至80%之間，所述潤滑槽設(shè)置在所述工作面區(qū)段中。此外，每個潤滑槽的深度優(yōu)選在0. 5mm至圓周溝槽的深度之間。此外優(yōu)選的是，每個潤滑槽的在圓周方向上的尺寸最大與該潤滑槽的軸向尺寸一樣大。潤滑槽優(yōu)選分別具有矩形的平面投影形狀。作為替選而優(yōu)選的是，潤滑槽的圓周橫截面從圓周溝槽起逐漸變細。一組潤滑槽優(yōu)選設(shè)置在大氣側(cè)的工作面區(qū)段上。優(yōu)選的是，另一組潤滑槽設(shè)置在 氫氣側(cè)的工作面區(qū)段上。此外，優(yōu)選設(shè)有至少八個均勻分布在圓周上的潤滑槽。
下面，根據(jù)所附的示意圖，借助根據(jù)本發(fā)明的軸密封環(huán)的優(yōu)選實施形式闡明本發(fā)明。其示出圖I示出根據(jù)本發(fā)明的軸密封環(huán)的第一實施形式的立體圖；并且圖2示出根據(jù)本發(fā)明的軸密封環(huán)的第二實施形式的橫截面。
具體實施例方式如從圖I和2中可見，軸密封環(huán)I具有內(nèi)面2、外面3和兩個端面4。軸密封環(huán)I由鉛青銅材料制成，所述鉛青銅材料具有質(zhì)量百分比在10和20之間的鉛。在外面3中設(shè)有多個凹部7，油流入孔8引入到所述凹部中。在第一實施形式中，根據(jù)圖I的軸密封環(huán)I具有設(shè)置在內(nèi)面2中的圓周溝槽5。兩個工作面區(qū)段6從圓周溝槽5延伸至軸密封環(huán)I的外棱邊。油流入孔8從凹部延伸到圓周溝槽5中。不同于第一實施形式，根據(jù)圖2的第二實施形式在內(nèi)面2中具有兩個圓周溝槽5。由此，形成三個工作面區(qū)段6，即兩個位于外部的、從圓周溝槽5延伸至端面4的工作區(qū)段和一個位于內(nèi)部的、在兩個圓周溝槽5之間延伸的工作區(qū)段。在兩個外部的工作面區(qū)段6的每個中設(shè)有至少八個潤滑槽9，所述潤滑槽分別通到圓周溝槽5中。潤滑槽9的圓周橫截面從圓周溝槽5起逐漸變細。潤滑槽9沿軸向方向延伸相當于設(shè)有該潤滑槽的工作面區(qū)段6的寬度的大約60%的長度。潤滑槽9的深度為圓周溝槽5的深度的大約25%。潤滑槽9在圓周方向上的尺寸為其軸向尺寸的大約75%。在圖2中示出兩個油流入孔8，其中右邊的油流入孔8從凹部7之一開始，平行于端面4延伸，并且通到右邊的圓周溝槽5中。左邊的油流入孔8從左邊的端面4開始，與所述端面成一定角度地延伸，并且通到左邊的環(huán)繞溝槽5中。同樣可考慮下述實施形式，其中僅在氫氣側(cè)的工作面區(qū)段6中引入潤滑槽9，或者僅在大氣側(cè)的工作面區(qū)段6中引入潤滑槽9。此外，還可考慮具有矩形的平面投影形狀的潤滑槽9。同樣可考慮的是，在具有潤滑槽的實施形 式中在氫氣側(cè)的工作面區(qū)段和在大氣側(cè)的工作面區(qū)段中，潤滑槽彼此錯開地設(shè)置。
權(quán)利要求
1.用于氫氣冷卻的發(fā)電機的密封油式密封系統(tǒng)的軸密封環(huán)(I)，其中，所述軸密封環(huán)(O設(shè)計成，在裝入狀態(tài)下借助所述軸密封環(huán)的設(shè)置在內(nèi)側(cè)的工作面徑向地貼靠在發(fā)電機軸上，并且以用密封油加載的方式與所述發(fā)電機軸氫氣密封地共同作用， 其特征在于，所述軸密封環(huán)(I)由鉛青銅材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，所述鉛青銅材料具有質(zhì)量百分比在10至20之間的鉛。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，在所述工作面中設(shè)有至少一個圓周溝槽(5)并且由此形成至少兩個工作面區(qū)段(6)，所述密封油能夠經(jīng)由所述圓周溝槽流到所述發(fā)電機軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，在所述工作面區(qū)段中的至少一個中設(shè)有多個分布在圓周上的、軸向延伸的潤滑槽(9)，所述潤滑槽分別通到所述圓周溝槽(5)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，每個潤滑槽(9)的軸向尺寸為設(shè)有該潤滑槽的工作面區(qū)段(6)的寬度的20%和80%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，每個潤滑槽(9)的深度在O. 5mm和所述圓周溝槽(5)的深度之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，每個潤滑槽(9)在圓周方向上的尺寸最大與所述潤滑槽的軸向尺寸一樣大。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7之一所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，所述潤滑槽(9)分別具有矩形的平面投影形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至7之一所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，所述潤滑槽(9)的圓周橫截面從所述圓周溝槽(5)起逐漸變細。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9之一所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，一組所述潤滑槽(9)設(shè)置在大氣側(cè)的所述工作面區(qū)段(6)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10之一所述的軸密封環(huán)(I)， 其中，另一組所述潤滑槽(9)設(shè)置在氫氣側(cè)的所述工作面區(qū)段(6)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求4至11之一所述的軸密封環(huán)(1)， 其中，設(shè)有至少八個均勻分布在圓周上的潤滑槽(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于氫氣冷卻的發(fā)電機的密封油式密封系統(tǒng)的軸密封環(huán)(1)，所述軸密封環(huán)設(shè)計成，在裝入狀態(tài)下借助其設(shè)置在內(nèi)側(cè)的工作面徑向地貼靠在發(fā)電機軸上，并且以用密封油加載的方式與發(fā)電機軸氫氣密封地共同作用，其特征在于，軸密封環(huán)(1)由鉛青銅材料制成。
文檔編號F16J15/28GK102797851SQ20121017033
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者克里斯托弗·科迪納, 托馬斯·京特, 克里斯托夫·萊曼, 奧利弗·邁赫扎克 申請人:西門子公司