(57)【要約】      （修正有）【課題】シャフト電流によって引き起こされる損傷を低減するシール構造を提供する。【解決手段】ロータシャフト用のシールリング組立体３００は、径方向内向き流路を画定するシールケース３２６を含む。シールリング３１２は、シールケースの径方向内向き流路に配置される。シールリングは、ロータシャフト１６の周りに弾性的に接合されてシールを形成し、かつ電気絶縁もしくは散逸材料または非金属材料を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータシャフト（１６）用のシールリング組立体（３００）であって、
径方向内向き流路（３２４）を画定するシールケース（３２６）と、
前記シールケース（３２６）の径方向内向き流路（３２４）に配置され前記シャフト（１６）の周りに弾性的に接合されてシールを形成するシールリング（３１２、６１２）と、を備え、
前記シールリング（３１２、６１２）は、電気絶縁もしくは散逸材料または非金属材料（３６０）を含む
シールリング組立体（３００）。
【請求項２】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）が有機熱可塑性ポリマーからなる、請求項１記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項３】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）がポリエーテルエーテルケトンからなる、請求項１記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項４】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）が前記ロータシャフト（１６）に直接対向する位置で前記シールリング（３１２、６１２）上に位置付けられる、請求項１記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項５】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）が前記シールリング（３１２、６１２）の径方向内側に面する表面上に位置付けられる、請求項１記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項６】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）が前記シールリング（３１２、６１２）の実質的にすべての外面に位置付けられる、請求項１記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項７】
前記シールリング（３１２、６１２）が、実質的にまたは全体が前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）で構成される、請求項１記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項８】
前記シールリング（３１２、６１２）が１つまたは複数のばね（３４０）によって径方向内側に付勢され、かつテーパ面（３１３）を有し、前記１つまたは複数のばね（３４０）が、前記テーパ面（３１３）に着座するように構成された、請求項１記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項９】
ロータシャフト（１６）用のシールリング組立体（３００）であって、
第１の径方向内向き流路（３２４）を画定する上側シールケース（３２６）と、
第２の径方向内向き流路（３２５）を画定する下側シールケース（３２７）と、
前記上側および下側シールケース（３２６、３２７）の前記第１および第２の径方向内向き流路（３２４、３２５）にそれぞれが配置された第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）であって、前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）は、前記シャフト（１６）の周りに弾性的に接合されて実質的に３６０°のシールを形成し、１つまたは複数のばね（３４０）によって径方向内側に付勢され、前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）のそれぞれが隣接するテーパ面（３１３）を有し、前記１つまたは複数のばね（３４０）が、前記隣接するテーパ面（３１３）に着座するように構成された、第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）と、を備え、
前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）のそれぞれは、電気絶縁材料または非金属材料（３６０）を含む、
シールリング組立体（３００）。
【請求項１０】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）が有機熱可塑性ポリマーからなる、請求項９記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項１１】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）がポリエーテルエーテルケトンからなる、請求項９記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項１２】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）が前記ロータシャフト（１６）に直接対向する位置において前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）のそれぞれに位置付けられる、請求項１０記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項１３】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）が前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）のそれぞれの径方向内側に面する表面上に位置付けられる、請求項１０記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項１４】
前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）が前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）の実質的にすべての外面に位置付けられる、請求項１０記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項１５】
前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）がそれぞれ、実質的にまたは全体が前記電気絶縁材料または前記非金属材料（３６０）で構成されている、請求項１０記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項１６】
ロータシャフト（１６）用のシールリング組立体（３００）であって、
第１の径方向内向き流路（３２４）を画定する上側シールケース（３２６）と、
第２の径方向内向き流路（３２５）を画定する下側シールケース（３２７）と、
前記上側および下側シールケース（３２６、３２７）の前記第１および第２の径方向内向き流路（３２４、３２５）にそれぞれが配置された第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）であって、前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）は、前記シャフト（１６）の周りに弾性的に接合されて実質的に３６０°のシールを形成し、１つまたは複数のばね（３４０）によって径方向内側に付勢され、前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）のそれぞれが隣接するテーパ面（３１３）を有し、前記１つまたは複数のばね（３４０）が前記隣接するテーパ面（３１３）に着座するように構成された、第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）と、を備え、
前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）のそれぞれは、ポリエーテルエーテルケトンである電気絶縁材料を含む、
ロータシャフト（１６）用のシールリング組立体（３００）。
【請求項１７】
前記電気絶縁材料が前記ロータシャフト（１６）に直接対向する位置において前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）のそれぞれの上に位置付けられる、請求項１６記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項１８】
前記電気絶縁材料が前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）のそれぞれの径方向内側に面する表面上に位置付けられる、請求項１６記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項１９】
前記電気絶縁材料が前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）の実質的にすべての外面に位置付けられる、請求項１６記載のシールリング組立体（３００）。
【請求項２０】
前記第１のシールリング（３１２ａ、３１２ｂ）および前記第２のシールリング（３１４ａ、３１４ｂ）のそれぞれが、実質的にまたは全体がポリエーテルエーテルケトンからなる、請求項１６記載のシールリング組立体（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の装置は、一般に、ダイナモエレクトリック機械用のシールリングに関し、より詳細には、シャフト電流によって引き起こされる損傷を低減するシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素は、低密度および高比熱など、その望ましい熱物性のために、様々なダイナモエレクトリック機械（例えば発電機またはモータ）における冷却剤として広く使用されている。しかしながら、水素を用いることの主な欠点は、水素の純度をその爆発限界（空気中の水素７４％）以上に維持しなければならないことである。したがって、水素冷却式ダイナモエレクトリック機械の安全な運転を保証するための第一の考慮事項は、信頼性が高く効率的な水素シールシステムを設計することである。
【０００３】
水素冷却発電機では、回転シャフトの界面で高圧水素を封止すると共に、空気がケース内に侵入し水素と爆発性混合物を発生させるのを防止するために、水素シールが利用されている。１９８０年代前半まで、水素シールシステムは、シールケース内に配置された一対の４つのセグメント銅リングからなっていた。図１に示すように、より新しいよりバビット（ｂａｂｂｉｔｔｅｄ）鋼シールリング１０はそれぞれ２つの１８０°セグメント１２、１４で作られる。典型的な水素シールシステムが図２に概略的に示されている。この図では、ロータ／シャフト１６を囲んで密閉関係で発電機端部シールド（図示せず）に取り付けるように適合された環状シールケースが部分的に示される。ケースは、２つの主要部分それぞれがシャフトの周りに１８０°延びるケース半体として以下に説明される。説明を容易にするために、上部ケース半体１８およびその中に配置されたシールリングセグメント１２が、図示され詳細に説明される。しかし、例示的な実施形態では、下部ケース半体が対応する構造体を有することが理解されるべきである。上部ケース半体１８は、シールケース本体２０とシールケースキャップセグメント２２とを含む２つの部分からなる構造体である。シールケースキャップセグメントは、概ねｈ字形の断面を有し、径方向内側に突出するシールリング１２を収容するために、シャフト１６に向かって径方向内側に開口する径方向内向きのチャンバ２４（またはセル２４）を形成し、シールリングは、今度はシャフトと係合する。
【０００４】
各シールケースキャップセグメント２２には、上部径方向フランジ部分２８と下部内側径方向部分および下部外側径方向部分３０、３２とを接続する軸方向部分２６が形成される。この軸方向部分２６は、これによりチャンバ２４用の基部を画定する一方、径方向部分３０、３２がチャンバ２４の２つの軸方向に離れた平行側を形成する。軸方向に対向する肩部３４、３６は、ロータシャフト１６に面する開口部を画定する。半環状の一連のボルト３８がキャップの径方向部分２８内の孔を貫通し本体２０内にねじ式に受け入れられることによって、シールケースキャップセグメント２２はシールケース本体２０に固定され得る。
【０００５】
チャンバまたはセル２４内には、一対の左右シールリングセグメント１２が着座し、それぞれがケース半体１８の周りに約１８０°延びる。リング１０は、コイルばね４０（そのうちの１つのみが図２に示されている）によって、径方向および軸方向に離れて共に保持され、それぞれが、セルまたはチャンバ内で実質的に１８０°延びる。ばねは、それぞれのリングセグメント１２のテーパ面４２によって作り出された領域内に着座する。ばねは、径方向内向きかつ軸方向の反対方向に、チャンバ２４の内側および外側径方向壁部３０、３２の対向する面にシールリング１２を付勢する。
【０００６】
使用時には、シールオイルは、ケース内部の水素圧力よりも高い圧力で、シールリング１２の背後または径方向外側のチャンバ２４のキャビティに導入される。そして、高圧シールオイルは、シールリング間に回転シャフトに向かって放射状に流れ、シールオイル流は、シャフトとシールリングとの間の隙間を隔てて流れる。シールリングの水素側４８において、オイルは、シャフトと内側シールリングとの間で、シールリングの周縁の全域で界面において均等に流れて水素漏れを封止し、シールリングをシャフトの中心に維持する。同様に、オイルは、シールの空気側５０においてシャフト１６と外側シールリング１０との間に均一に分配される。水素は、シールの水素側に通るオイルによって吸収される。吸収される水素の量は、オイルの流量およびオイル中の水素の溶解度に比例する。一般に、大きなオイル流量は高い水素消費量をもたらす。
【０００７】
機械の運転中、シャフト電流は、シャフト１６からバビット鋼リング１２を通ってケース１８に移動し、次いで地面に移動し得る。残念なことに、これらのシャフト電流は電気的な孔食（ｐｉｔｔｉｎｇ）を引き起こす。加えて、高温は、高温に長時間曝露された後の鋼リング１２の弱化による過熱または高温腐食損傷から、リング１２上のオイルコーキングを引き起こす場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７５８１７３４号明細書
【発明の概要】
【０００９】
本発明の態様では、ロータシャフト用のシールリング組立体は、径方向内向き流路を画定するシールケースを備える。シールリングは、シールケースの径方向内向き流路に配置される。シールリングはシャフトの周りに弾性的に接合されてシールを形成し、シールリングは電気絶縁材料または非金属材料を含む。
【００１０】
本発明の別の態様では、ロータシャフト用のシールリング組立体は、第１の径方向内向き流路を画定する上側シールケース、および第２の径方向内向き流路を画定する下側シールケースを備える。第１のシールリングおよび第２のシールリングはそれぞれ、上側シールケースおよび下側シールケースの第１および第２の径方向内向き流路に配置される。第１のシールリングおよび第２のシールリングは、シャフトの周りに弾性的に接合され、実質的に３６０°のシールを形成する。第１のシールリングおよび第２のシールリングは、１つまたは複数のばねによって径方向内側に付勢される。第１および第２シールリングはそれぞれ、隣接するテーパ面を有し、ばねは、隣接するテーパ面に着座するように構成される。第１のシールリングおよび第２のシールリングは、電気絶縁もしくは散逸の材料または非金属材料を含む。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、ロータシャフトのシールリング組立体は、第１の径方向内向き流路を画定する上側シールケース、および第２の径方向内向き流路を画定する下側シールケースを備える。第１のシールリングおよび第２のシールリングはそれぞれ、上側シールケースおよび下側シールケースの第１および第２の径方向内向き流路に配置される。第１のシールリングおよび第２のシールリングは、シャフトの周りに弾性的に接合され、実質的に３６０°のシールを形成する。第１のシールリングおよび第２のシールリングは、１つまたは複数のばねによって径方向内側に付勢される。第１および第２シールリングは隣接するテーパ面を有し、ばねは隣接するテーパ面に着座するように構成される。第１のシールリングおよび第２のシールリングはそれぞれ、ポリエーテルエーテルケトンである電気絶縁材料を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】上側および下側シールリングを示す斜視図である。
【図２】ダイナモエレクトリック機械のシールシステムの概略断面図である。
【図３】本発明の態様による、ダイナモエレクトリック機械用のシールリング組立体の概略および部分断面図である。
【図４】本発明の態様による１つのシールリングの拡大断面図である。
【図５】本発明の態様による、ダイナモエレクトリック機械のシールリング組立体の概略および部分断面図である。
【図６】本発明の態様による、ダイナモエレクトリック機械のシールリング組立体の概略および部分断面図である。
【図７】本発明の態様による、ダイナモエレクトリック機械のシールリング組立体および電気絶縁システムの概略および部分断面図である。
【図８】本発明の態様による、ダイナモエレクトリック機械のシールリング組立体および電気絶縁システムの概略および部分断面図である。
【図９】本発明の態様による、ダイナモエレクトリック機械のためのシールリング組立体および電気絶縁システムの概略および部分断面図である。
【図１０】本発明の態様による、発電機のためのシールリング組立体の概略の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の１つまたは複数の特定の態様／実施形態について説明する。これらの態様／実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装形態のすべての特徴は本明細書に記載されていないことがある。エンジニアリングや設計プロジェクトのように、どのような実際の実装の開発においても１つの実行から別の実行で変化する機械関連、システム関連、およびビジネス関連の制約のコンプライアンスなど開発者の特定の目標を達成するために多くの実行特有決定がなされなければならないことを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間がかかるが、本開示の利益を有する当業者にとっては、設計、製作、および製造の日常的な業務であることを理解されたい。
【００１４】
本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、１つまたは複数の要素が存在することを意味することを意図する。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」との用語は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。動作パラメータおよび／または環境条件のいずれの例も、開示された実施形態の他のパラメータ／条件を排除するものではない。さらに、本発明の「１つの実施形態」、「１つの態様」または「実施形態」または「態様」について、記載された特徴も組み込むさらなる実施形態または態様の存在を排除するとして解釈されるのを意図するものでないことを理解されたい。
【００１５】
図３は、ダイナモエレクトリック機械用のシールリング組立体３００の概略および部分断面図を示す。ダイナモエレクトリック機械は、モータ、発電機、水素冷却発電機、または開示されたシール組立体を必要とする他の機械であってもよい。シールリング組立体３００は、ロータシャフト１６の周りに円周方向に位置付けられる。シールケース３２６は、径方向内向き流路３２４を画定する。シールリング３１２は、シールケース３２６の径方向内向き流路３２４に配置され、各シールリング３１２はロータシャフト１６の周りに弾性的に接合されてシールを形成する。上側シールケースおよび下側シールケース（図示せず）は、ロータシャフト１６の両側に配置され、組み合わされて実質的に３６０度のシールを形成する。シールリング３１２は、１つまたは複数のばね３４０によって径方向内側に付勢される。シールリング３１２は、電気絶縁材料３６０または非金属材料３６０を含む。電気絶縁材料は広義に定義され、絶縁材料、散逸材料および帯電防止材料を含む。材料３６０は、シールリングの径方向内側に面する表面上に、ロータシャフト１６に直接対向する位置に位置付けられる。例えば、材料３６０は、約１ｍｍ〜約４ｍｍの厚さ、約１５ｋＶ／ｍｍ〜約４０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力、および約１×１０7オーム・インチ〜約１×１０15オーム・インチの体積抵抗率を有する。抵抗率は、要求される特性に応じて、散逸から絶縁までの範囲に及び得る。しかしながら、これらの範囲を上回るまたは下回る適切な値、ならびに任意の適切な非金属および／または電気絶縁または散逸材料を、特定の用途において所望されるように使用してもよい。
【００１６】
図４は、１つのシールリング３１２の拡大断面図を示す。シールリング３１２は、スチールまたは他の何らかの適切な金属で構成され、テーパ面３１３を含む。ばね３４０はテーパ面３１３に着座に着座するように構成され、シールリング３１２を径方向内側および軸方向に付勢する。図４を特に参照すると、ばね３４０はシールリング３１２を押し下げ左に押す。隣接するシールリング（図３に示すように）はまた、隣接するテーパ面を含み、このシールリングは押し下げられ右に移動する。
【００１７】
電気絶縁および／または非金属材料３６０は、有機熱可塑性ポリマー、ポリエーテルエーテルケトンまたは任意の他の適切な材料であってもよい。ポリエーテルエーテルケトンは、実質的に電気的に絶縁性で非金属性であるので、本発明での使用に適した材料である。材料３６０は、ロータシャフト電流がシールリング３１２およびシールケース３２６を通過するのを低減または停止させるのに十分な電気絶縁材料の層であることが好ましい。上述したように、シールリングおよびシールケースを通過するロータシャフト電流は、シールリング、シールケース、またはその両方の電気孔食を引き起こす虞がある。過度の電気孔食は、極端な場合に機械の効率を低下させ、機械を停止さえする虞がある。ポリエーテルエーテルケトン（および他の適切な有機熱可塑性ポリマー）の利点は、寸法安定性を保ちながら高温で動作し得ることである。これらの特徴は、シールリングが、様々な原因による上昇した水素シールオイルの温度偏移および高いシールリング温度に耐えることを可能にする。ポリエーテルエーテルケトンはまた、優れた加水分解および耐薬品性を有するので、シールリングが水素環境にある間の耐表面腐食能力がより高まる。鋼製シールリングは、典型的には、シールリングの径方向内側部分に位置付けられた錫−銅−アンチモン含有合金（バビット）を有する。シールリング／ロータ界面の非金属材料は、熱間腐食の影響を取り除くが、熱間腐食はバビット材料の弱化であり、高いオイル温度によって銅成分がオイル中の化学物質と反応しバビット銅が枯渇する。銅の損失は、バビットの強度および融点を低下させる。
【００１８】
図５は、ダイナモエレクトリック機械用のシールリング組立体３００の概略の部分断面図を示す。電気絶縁および／または非金属材料５６０は、シールリング３１２の実質的にすべての外面に位置付けられる。材料５６０の全面コーティングは、シールリングの絶縁効果をさらに増強する。材料５６０は、任意の適切な方法によって、シールリング３１２にコーティングまたは堆積させてもよい。あるいは、材料５６０は、接着剤締結具または機械的締結具の使用によって、シールリング３１２に付着させてもよい。
【００１９】
図６は、ダイナモエレクトリック機械用のシールリング組立体３００の概略の部分断面図を示す。シールリング６１２は、実質的にまたは完全に電気絶縁材料および／または非金属材料からなる。上述したように、材料は、ポリエーテルエーテルケトンのような有機熱可塑性ポリマーであってもよい。シールリング６１２の部分は導電性ではないので、電気絶縁材料および／または非金属材料で全体が作られたシールリング６１２を用いても、より大きな絶縁効果が得られる。
【００２０】
有機熱可塑性ポリマーおよびポリエーテルエーテルケトン材料は、公知の鋼製のバビットシールリングよりもいくつかの利点をもたらす。適切な有機熱可塑性ポリマー材料およびポリエーテルエーテルケトンは、電気絶縁性であり、高温性能（例えば、約５００°Ｆまでの温度で連続使用）を示し、優れた加水分解、低摩擦を示し、自己潤滑性である。これらの後者の特徴は、ロータシャフト１６の摩耗を低減する。寸法安定性は鋼リングよりも改善され、非金属材料は優れた長期クリープおよび疲労能力を示す。鋼に比べて有機熱可塑性ポリマーおよびポリエーテルエーテルケトン材料のさらなる利点は、全体が有機熱可塑性ポリマーまたはポリエーテルエーテルケトン材料で製造されたシールリングにおいて、非金属材料によって重量が減少されることである。より軽いシールリングは、より弱いばね３４０が使用でき、これによって組み立ておよび分解が容易になる。
【００２１】
図７は、ダイナモエレクトリック機械のシールリング組立体および電気絶縁システムの概略および部分断面図を示す。絶縁されていない配置では、シールリング組立体３００は、端部シールド７７０を介して接地７８０に電気的に接続される。ケースと端部シールド７７０との間の直接的な金属−金属導電接触は、通常、発電機のタービン端側で使用される。対照的に、発電機のコレクタ端部は通常絶縁される。しかしながら、電気絶縁および／または非金属材料３６０を少なくともシールリング３１２の径方向内面に位置付けることによって、シールリング組立体は発電機のタービン端側に単一の絶縁配置を提供する。
【００２２】
図８は、ダイナモエレクトリック機械用のシールリング組立体および電気絶縁システムの概略および部分断面図を示す。単一の絶縁配置では、シールリング組立体３００は、絶縁取付リング８９０によって端部シールド７７０から電気的に絶縁される。非金属取付リングは、シールケースと端部シールド７７０との間に置かれ、電気絶縁バリアとして作用する。しかし、シャフト１６が軸受／端部シールド７７０から絶縁されない限り、この配置でオンライン絶縁抵抗測定が可能にならない。しかしながら、電気絶縁材料および／または非金属材料３６０を少なくともシールリング３１２の径方向内面に電気的に位置付けるので、シールリング組立体は今や二重絶縁配置を提供する。
【００２３】
図９は、ダイナモエレクトリック機械用のシールリング組立体および電気絶縁システムの概略および部分断面図を示す。二重絶縁配置では、シールリング組立体３００は、金属取付リング９９５に挟まれた２つの絶縁取付リング８９０によって端部シールド７７０から電気的に絶縁されている。この配置は、ロータシャフト１６を軸受／端部シールド７７０から絶縁しなくてもオンライン絶縁抵抗測定を可能にする。しかし、様々な金属リングおよび非金属リングにより、コストおよび複雑さが相当増大する。電気絶縁および／または非金属材料３６０を少なくともシールリング３１２の径方向内面に加えることにより、三重の絶縁配置が作り出される。この構成の利点は、複雑な絶縁取付リング８９０−金属取付リング９９５−絶縁取付リング８９０挟込みが図８に示すように単純化され、というのは、三重絶縁冗長性は、典型的には要求されないかまたは望ましくないからである。図５および図６の実質的に完全にコーティングされたシールリングまたは完全に非金属のシールリングは、図７、８、９に示されるシステムのいずれかまたはすべてに用いられてもよい。
【００２４】
図１０は、発電機用のシールリング組立体３００の概略および断面図を示す。シールリング組立体３００は、ロータシャフト１６の周囲に円周方向に位置付けられている。上側シールケース３２６と下側シールケース３２７は、ロータシャフト１６の両側に配置され、実質的に３６０度のシールを形成するように組み合わされる。シールリング３２６、３２７は径方向内向き流路３２４、３２５を画定する。シールリング３１２ａ、３１２ｂおよび３１４ａ、３１４ｂは、シールケースの径方向内向き流路に配置され、各シールリングは、ロータシャフト１６の周りに弾性的に接合されてシールを形成する。シールリング３１２ａ、３１２ｂおよび３１４ａ、３１４ｂは、１つまたは複数のばね３４０によって径方向内側に付勢される。ばね３４０は、対向するシールリング（例えば、３１２ａおよび３１２ｂ、または３１４ａおよび３１４ｂなど）の隣接するテーパ面３１３（図４参照）に着座する。シールリングは、電気絶縁材料３６０および／または非金属材料３６０を含む。材料３６０は、シールリングの径方向内側に面する表面上に、ロータシャフト１６に直接対向する位置に位置付けられる。
【００２５】
要約すると、水素冷却された発電機の水素シールリング３１２に非金属供給を加えることで、システムに別の電気絶縁層が効果的に導入される。これにより、標準の絶縁されていない構成が取付リングを必要とすることなく単一絶縁となる。また、標準の単一絶縁システムが、複雑な複数の取付リング配置を必要とすることなく２重絶縁になる。前述したように、電気絶縁における三重冗長性は要求されない。したがって、非金属のシールリング供給の導入によって二重絶縁の標準的な方法は旧式になる。
【００２６】
この記述された説明は、最良の形態を含む本発明を開示するために例を使用し、任意のデバイスまたはシステムを作成および使用し組み込まれた方法を実行することを含んで、当業者が本発明を実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思い付く他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造的要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言葉とは実質的に異なる等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００２７】
１０  シールリング
１２  セグメント
１４  セグメント
１６  ロータシャフト
１８  上部ケース半体
２０  本体
２２  シールケースキャップセグメント
２４  径方向内向きのチャンバ
２６  軸方向部分
２８  上部径方向フランジ部分
３０  下部内側径方向部分
３２  下部外側径方向部分
３４  肩部
３６  肩部
３８  ボルト
４０  コイルばね
４２  テーパ面
３００  シールリング組立体
３１２、３１２ａ、３１２ｂ  シールリング
３１４ａ、３１４ｂ  シールリング
３１３  テーパ面
３２４、３２５  径方向内向き流路
３２６、３２７  シールケース
３４０  ばね
３６０  電気絶縁材料または非金属材料
６１２  シールリング
７７０  端部シールド
７８０  接地
８９０  絶縁取付リング
９９５  金属取付リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2017166691000001.pdf