具有楔型油膜带滞流沟槽的氢冷发电机双流环密封瓦的制作方法

本发明具体涉及具有楔型油膜带滞流沟槽的氢冷发电机双流环密封瓦。

背景技术

氢冷发电机指利用氢气冷却发电机的机器，发电机内的氢气在发电机的两端风扇的驱动下，以闭式循环方式在发电机内部作强制循环流动，使发电机的铁芯和转子绕组得到冷却。其间，氢气流经位于发电机四角处的四个氢气冷却器，经氢气冷却器冷却后的氢气又重新进入铁芯和转子绕组作反复循环。氢气冷却器的冷却水来自闭式循环冷却水系统。

常温下的氢气不怎么活跃，但当氢气与氧气或空气混合后，如果被点燃则会发生爆炸，后果不堪设想。因此，要求发电机内的氢气纯度不低于96％，氧气含量不超过2％，而且在置换气体时，使用惰性气体进行过渡，或采用真空置换，以避免氢气和氧气直接触、混合，防止发生爆炸。

氢冷发电机组经长期运行后，发电机密封瓦的密封面和发电机主轴的轴径处都会磨损，从而使密封间隙增大，密封瓦密封能力降低，导致发电机内部氢气泄漏，危及机组安全运行，而且发电机补氢量增大，经济性变差；更为严重的是，发电机密封瓦及发动机主轴磨损后难以修复，造成密封瓦甚至发动机转子报废。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供具有楔型油膜带滞流沟槽的氢冷发电机双流环密封瓦，以解决氢冷发电机组经长期运行后，发电机密封瓦的密封面和发电机主轴的轴径处都会磨损，从而使密封间隙增大，密封瓦密封能力降低，导致发电机内部氢气泄漏的问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供具有楔型油膜带滞流沟槽的氢冷发电机双流环密封瓦，发电机主轴上安装有密封瓦和安装支座，密封瓦位于安装支座内，密封瓦与发电机主轴之间有密封间隙；所述安装支座左端外侧为发电机外空气侧，安装支座右端外侧为发电机内氢气侧，密封瓦外面由左至右排布有空侧密封油入口和氢侧密封油入口，密封瓦内面由左至右排布有空侧密封结合面、空侧环状配油槽、氢空间隔密封结合面、氢侧环状配油槽和氢侧密封结合面，空侧密封油入口与空侧环状配油槽连通，氢侧密封油入口与氢侧环状配油槽连通；

所述密封瓦内面的氢侧密封结合面为由左至右收窄的圆锥形面，空侧密封结合面和氢空间隔密封结合面均与发电机主轴的外圆柱面平行；所述密封瓦内面的氢侧密封结合面上均布有若干互相平行的滞流沟槽，滞流沟槽朝氢空间隔密封结合面所在方向倾斜。

作为优选，所述氢侧密封结合面与发电机主轴的外圆柱面之间的夹角α不大于10°。

作为优选，所述滞流沟槽朝氢空间隔密封结合面所在方向倾斜的角度β不大于60°。

作为优选，所述密封瓦内面浇铸有抗磨损、抗黏合、抗腐蚀、抗疲劳和抗污染的轴承合金层，密封结合面、氢空间隔密封结合面和氢侧密封结合面位于轴承合金层的内面上，空侧环状配油槽、氢侧环状配油槽和滞流沟槽的深度小于轴承合金层的厚度。

作为优选，所述轴承合金层最大厚度为4-6mm。

本发明的有益效果为：

1.本发明密封瓦内面的氢侧密封结合面为由左至右收窄的圆锥形面，密封瓦与发电机主轴之间的密封间隙成为楔型密封间隙，在该圆锥形面上均匀开设若干条互相平行的滞流沟槽；楔型密封间隙内将形成楔型密封油膜，能够防止氢气随密封油膜涡动泄漏同时增加密封油膜的刚度，可适当加大密封间隙；滞流沟槽能够储存密封油，对密封瓦与发电机主轴硬接触摩擦时有效润滑，同时能部分阻止溶解有氢气气泡的氢侧密封油窜流到发电机外空气侧带走氢气，从而进一步提高密封瓦的密封性能；因此，密封瓦内面的圆锥形面和滞流沟槽能够有效提高其密封氢气的性能，在密封瓦和发电机主轴互相磨损而使两者之间的密封间隙增大时，密封瓦的密封能力也不会降低，能够降低甚至防止发电机内部出现氢气泄漏的问题。

2.本发明密封瓦内面浇铸有抗磨损、抗黏合、抗腐蚀、抗疲劳和抗污染的轴承合金层，空侧密封结合面、氢空间隔密封结合面和氢侧密封结合面位于轴承合金层的内面上，能够有效提高密封瓦的使用寿命并降低对发电机主轴表面的磨损。

附图说明

图1为传统氢冷发电机双流环密封瓦结构示意图的结构示意图；

图2为密封瓦与发动机主轴之间的密封间隙增大后的密封油膜示意图；

图3为密封瓦与发动机主轴之间的密封油膜涡动状态示意图：

图4为具有楔型油膜带滞流沟槽的氢冷发电机双流环密封瓦的结构示意图；

图5为具有楔型油膜带滞流沟槽的氢冷发电机双流环密封瓦的实施例结构示意图。

其中：1、发电机主轴；2、氢侧密封油入口；3、发电机内氢气侧；4、空侧密封油入口；5、密封瓦；6、安装支座；7、发电机外空气侧；8、空侧密封结合面；9、氢空间隔密封结合面；10、氢侧密封结合面；11、密封油膜；12、氢气气泡；13、圆锥形面；14、滞流沟槽；15、空侧环状配油槽；16、氢侧环状配油槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。

参考图1、4和5，本实施例提供具有楔型油膜带滞流沟槽的氢冷发电机双流环密封瓦，发电机主轴1上安装有密封瓦5和安装支座6，密封瓦5位于安装支座6内，密封瓦5与发电机主轴1之间有密封间隙；所述安装支座6左端外侧为发电机外空气侧7，安装支座6右端外侧为发电机内氢气侧3，密封瓦5外面由左至右排布有空侧密封油入口4和氢侧密封油入口2，密封瓦5内面由左至右排布有空侧密封结合面8、空侧环状配油槽15、氢空间隔密封结合面9、氢侧环状配油槽16和氢侧密封结合面10，空侧密封油入口4与空侧环状配油槽15连通，氢侧密封油入口2与氢侧环状配油槽16连通；

所述密封瓦5内面的氢侧密封结合面10为由左至右收窄的圆锥形面13，空侧密封结合面8和氢空间隔密封结合面9均与发电机主轴1的外圆柱面平行；所述密封瓦5内面的氢侧密封结合面10上均布有若干互相平行的滞流沟槽14，滞流沟槽14朝氢空间隔密封结合面9所在方向倾斜。

所述氢侧密封结合面10与发电机主轴1的外圆柱面之间的夹角α不大于10°。

所述滞流沟槽14朝氢空间隔密封结合面9所在方向倾斜的角度β不大于60°。

所述密封瓦5内面浇铸有抗磨损、抗黏合、抗腐蚀、抗疲劳和抗污染的轴承合金层，密封结合面8、氢空间隔密封结合面9和氢侧密封结合面10位于轴承合金层的内面上，空侧环状配油槽15、氢侧环状配油槽16和滞流沟槽14的深度小于轴承合金层的厚度。

所述轴承合金层最大厚度为4-6mm。

参考图2，传统密封瓦5与发电机主轴1之间的密封间隙较小，加之发电机震动的原因，密封瓦5内面将会随运行时间而不断磨损，密封瓦5与发电机主轴1之间的密封间隙随之不断增大，当密封瓦5与发电机主轴1之间的密封间隙超标后其密封性能失效，密封间隙超标前形成的密封油膜11如图2所示。

参考图3，密封瓦5与发电机主轴1之间的密封间隙超标后，转子振动时的密封油膜11处于如图3所示的涡动状态，密封瓦内面的空侧环状配油槽15和氢侧环状配油槽16会加剧密封油膜11的涡动现象，发电机内氢气侧3会有氢气在涡动状态下进入密封油内形成氢气气泡12，随后漏入发电机外空气侧7从而造成密封瓦5的密封性能失效。

参考图4和5，密封瓦5内面的氢侧密封结合面10为由左至右收窄的圆锥形面13，使密封瓦5与发电机主轴1之间的密封间隙成为楔型密封间隙，该楔型密封间隙内将形成楔型密封油膜11，楔型密封间隙便于三个密封结合面充满密封油，防止氢气随密封油膜11涡动泄漏，同时可以增加密封油膜11的刚度；由于密封油膜11的刚度增加，可适当加大密封间隙，较大的密封间隙可减缓发电机主轴1表面的磨损，包括颗粒磨损和振动磨损。

参考图4和5，密封瓦5内面的氢侧密封结合面10上均匀开设有若干条互相平行的滞流沟槽14，滞流沟槽14朝氢空间隔密封结合面9所在方向倾斜，能够储存密封油以便于密封瓦5与发电机主轴1硬接触摩擦时对接触面有效润滑，同时能部分阻止溶解有氢气气泡12的的氢侧密封油窜流到发电机外空气侧7带走氢气，从而进一步提高密封氢气防泄漏的能力。

经过实际检验，氢侧密封结合面10与发电机主轴1之间的夹角α不大于10°较为适宜，滞流沟槽14朝氢空间隔密封结合面9所在方向倾斜的角度β不大于60°较为适宜。

所述密封瓦5内面浇铸有抗磨损、抗黏合、抗腐蚀、抗疲劳和抗污染的轴承合金层，空侧密封结合面8、氢空间隔密封结合面9和氢侧密封结合面10位于轴承合金层的内面上，能够有效提高密封瓦5的使用寿命并降低对发电机主轴表面的磨损。

综上所述可知，本发明密封瓦5内面的氢侧密封结合面10为由左至右收窄的圆锥形面13，密封瓦5与发电机主轴1之间的密封间隙成为楔型密封间隙，在该圆锥形面13上均匀开设若干条互相平行的滞流沟槽14；楔型密封间隙内将形成楔型密封油膜11，能够防止氢气随密封油膜11涡动泄漏同时增加密封油膜11的刚度，可适当加大密封间隙；滞流沟槽14能够储存密封油，对密封瓦5与发电机主轴1硬接触摩擦时有效润滑，同时能部分阻止溶解有氢气气泡12的氢侧密封油窜流到发电机外空气侧7带走氢气，从而进一步提高密封瓦5的密封性能；因此，密封瓦5内面的圆锥形面13和滞流沟槽14能够有效提高其密封氢气的性能，在密封瓦5和发电机主轴1互相磨损而使两者之间的密封间隙增大时，密封瓦5的密封能力也不会降低，能够降低甚至防止发电机内部出现氢气泄漏的问题。

上述实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。