(57)【要約】      （修正有）【課題】水素純度を維持し、水素消費量を削減するためのより単純なシステムおよび方法が必要である。水素冷却発電機内の水素と空気の可燃混合気が存在し得る場所に、ノンスパーク・シール材料を備えることが必要である。【解決手段】水素冷却発電機１０は、ロータ１２とステータ１４の間に配置されたシール装置５０を有する。このシール装置５０の片側にある水素雰囲気３０と、シール装置５０の反対側にあるキャビティ２４を少なくとも部分的に分離するように構成されたシール装置５０を有する。このシール装置５０は、非接触シール５４と、アルミニウム本体と、アルミニウム本体から突出し、その先端が水素冷却発電機１０のロータ１２に係合する複数の非金属剛毛とからなる接触シール５６とを有する。【選択図】図１
2009296875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ（１２）と、
ステータ（１４）と、
前記ロータ（１２）と前記ステータ（１４）の間に配置されたシール装置（５０）であって、前記シール装置（５０）の片側にある水素雰囲気（３０）と、前記シール装置（５０）の反対側にあるキャビティ（２４）を少なくとも部分的に分離するように構成された前記シール装置（５０）とからなる水素冷却発電機（１０）であって、前記シール装置（５０）が、
非接触シール（５４）と、
アルミニウム本体（９６）と、前記アルミニウム本体（９６）から突出し、その先端（１０４）が前記水素冷却発電機（１０）の前記ロータ（１２）に係合する複数の非金属剛毛（９４）とからなる接触シール（５６）とを含む、水素冷却発電機（１０）。
【請求項２】
前記剛毛（９４）はアラミドフィラメントである、請求項１に記載の発電機（１０）。
【請求項３】
前記非接触シール（５４）は、前記ロータ（１２）に面して配置された１つ以上のラビリンス歯（６８、７０、７２）を含む、請求項１又は２に記載の発電機（１０）。
【請求項４】
前記シール装置（５０）はシール支持要素（６０、６２、６４）を含んでおり、前記シール支持要素（６０、６２、６４）はアルミニウム材料からなる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発電機（１０）。
【請求項５】
前記シール支持要素（６０、６２、６４）は前記アルミニウム本体である、請求項４に記載の発電機（１０）。
【請求項６】
前記シール装置（５０）は、前記キャビティ（２４）から前記水素雰囲気（３０）へのオイルの拡散と、前記キャビティ（２４）から前記水素雰囲気（３０）へのガス状不純物の拡散を防止するように構成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発電機（１０）。
【請求項７】
シール装置（５０）であって、該シール装置（５０）の片側に配置された水素雰囲気（３０）を、該シール装置（５０）の反対側に配置されたキャビティ（２４）から分離するように構成された非接触シール（５４）を含む前記シール装置（５０）を有する水素冷却発電機（１０）を修正する方法であって、
アルミニウム本体（９６）から突出し、その先端（１０４）が前記水素冷却発電機（１０）のロータ（１２）に係合する複数の非金属剛毛（９４）からなる接触シール（５６）を前記シール装置（５０）に連結するステップを含む、前記水素冷却発電機（１０）を修正する方法。
【請求項８】
シール装置（５０）であって、該シール装置（５０）の片側に配置された水素雰囲気（３０）を、該シール装置（５０）の反対側に配置されたキャビティ（２４）から分離するように構成された非接触シール（５４）を含む前記シール装置（５０）を有する水素冷却発電機（１０）を修正する方法であって、
前記非接触シール（５４）の少なくとも一部分を取り除くステップと、
アルミニウム本体（９６）と前記アルミニウム本体（９６）から突出する複数の非金属剛毛（９４）とからなる置換シール装置を形成するステップと、
前記アルミニウム本体（９６）を前記非接触シール（５４）に連結することによって、前記キャビティ（２４）から前記水素雰囲気（３０）への１つまたは複数の混入物の流れすなわち拡散を防止するために、前記剛毛（９４）の先端（１０４）がロータ（１２）と接触するように前記非接触シール（５４）の前記取り除いた部分を置換するステップとを含む、前記水素冷却発電機（１０）を修正する方法。
【請求項９】
初期シール装置（５０）であって、該初期シール装置（５０）の片側に配置された水素雰囲気（３０）を、該初期シール装置（５０）の反対側に配置されたキャビティ（２４）から分離するように構成されたラビリンス歯シールを含む前記初期シール装置（５０）を有する水素冷却発電機（１０）を修正する方法であって、
前記水素冷却発電機（１０）から前記初期シール装置（５０）を取り除くステップと、
アルミニウム本体（９６）と前記アルミニウム本体（９６）から突出する複数の非金属剛毛（９４）とからなる置換シール装置（５６）を形成するステップと、
前記キャビティ（２４）から前記水素雰囲気（３０）への１つまたは複数の混入物の流れすなわち拡散を防止するために、前記剛毛（９４）の先端（１０４）が前記水素冷却発電機（１０）のロータ（１２）と接触するように前記置換シール装置（５６）を前記水素冷却発電機（１０）に挿入するステップとを含む、前記水素冷却発電機（１０）を修正する方法。
【請求項１０】
ロータ（１２）と、
ステータ（１４）と、
前記ロータ（１２）と前記ステータ（１４）の間に配置されたシール装置（５０）であって、前記シール装置（５０）の片側にある第１流体キャビティ（３０）と、前記シール装置（５０）の反対側にある第２キャビティ（２４）を少なくとも部分的に分離するように構成された前記シール装置（５０）とからなる回転機械（１０）であって、前記シール装置（５０）が、
非接触シール（５４）と、
アルミニウム本体（９６）と、前記アルミニウム本体（９６）から突出し、その先端（１０４）が前記回転機械（１０）の前記ロータ（１２）に係合する複数の非金属剛毛（９４）とからなる接触シール（５６）とを含む、前記回転機械（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して回転機械に関し、より詳細には、水素冷却発電機におけるシールシステムと、内部オイルデフレクタを修正する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン、蒸気タービン、圧縮機、およびターボポンプ等のターボ機械では、漏れ流れを最小限に抑えるためにさまざまな場所でシールを使用する。例えば、シールは、互いに対して移動可能なシール面の間や、一方の構成要素が他方の構成要素に対して移動する構成要素、例えばハウジング壁と回転軸の間に設けられる。
【０００３】
水素冷却発電機などの例では、ハウジングまたはケーシングがロータを囲んでおり、ハウジング壁とロータの間にシールを介装して、ハウジング壁の片側にある水素雰囲気と、軸受キャビティ内でハウジング壁の反対側にあるオイル（またはオイルミスト）と空気の間をシールする。水素純度の維持と水素消費量の削減のために、さまざまな方法が考案されている。
【０００４】
一実施例では、周囲空気から端部キャビティ内の水素ガスをシールするために構成された軸シールに必要なオイル流れを減少させるために、ボルト止めされ、バビット詰めされたシールリング構造を使用している。この実施例では、発電機のエンドシールド構造を再び設計する必要がある。
【０００５】
別の実施例では、シールオイルを水素軸シールに注入する前にシールオイルを真空処理して混入不純物を除去することによって、水素純度が向上する。この実施例では、端部キャビティ内で純水素を生成することによって、拡散障壁が不要になる。真空処理システムは費用がかかり、追加の発電所設備と管理を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，０２７，１２１Ａ号
【特許文献２】米国特許第６，１３１，９１０Ａ号
【特許文献３】米国特許第６，４０６，０２７Ｂ１号
【特許文献４】米国特許第６，４６４，２３０Ｂ１号
【特許文献５】米国特許第６，５０２，８２４Ｂ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水素純度を維持し、水素消費量を削減するためのより単純なシステムおよび方法が必要である。水素冷却発電機内の水素と空気の可燃混合気が存在し得る場所に、ノンスパーク・シール材料を備えることが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一例示的実施形態において、回転機械は、ロータとステータの間に配置されたシール装置を有する。シール装置は、該シール装置の片側にある第１流体キャビティと、該シール装置の反対側にある第２キャビティを少なくとも部分的に分離するように構成される。シール装置は、非接触シールを含む。シール装置は、該非接触シールに連結されたアルミニウム本体と、該アルミニウム本体から突出し、その先端が該回転機械の該ロータに係合する複数の非金属剛毛とからなる接触シールをさらに含む。
【０００９】
本発明の別の例示的実施形態において、水素冷却発電機は、ロータとステータの間に配置されたシール装置を有する。シール装置は、該シール装置の片側にある水素雰囲気と、該シール装置の反対側にあるキャビティを少なくとも部分的に分離するように構成される。シール装置は、非接触シールを含む。シール装置は、該非接触シールに連結されたアルミニウム本体と、該アルミニウム本体から突出し、その先端が該発電機の該ロータに係合する複数の非金属剛毛とからなる接触シールをさらに含む。
【００１０】
本発明の別の例示的実施形態において、水素冷却発電機を修正する方法を開示する。この方法は、アルミニウム本体から突出し、その先端が該水素冷却発電機のロータに係合する複数の非金属剛毛からなる接触シールをシール装置に連結するステップを含む。
【００１１】
本発明の別の例示的実施形態に従って開示される水素冷却発電機を修正する方法は、非接触シールの少なくとも一部分を取り除くステップと、取り除いた部分をアルミニウム本体と該アルミニウム本体から突出する複数の非金属剛毛に置き換えて、置換シール装置を形成するステップとを含む。この方法は、キャビティから水素室への１つまたは複数の混入物の流れすなわち拡散を防止するために、該剛毛の先端がロータと接触するように該置換シール装置を挿入するステップをさらに含む。
【００１２】
本発明の別の例示的実施形態に従って開示される水素冷却発電機を修正する方法は、該水素冷却発電機から初期シール装置を取り除くステップを含む。この方法はまた、アルミニウム本体と該アルミニウム本体から突出する複数の非金属剛毛とからなる置換シール装置を形成するステップを含む。この方法は、キャビティから水素室への１つまたは複数の混入物の流れすなわち拡散を防止するために、該剛毛の先端が該水素冷却発電機のロータと接触するように該置換シール装置を該水素冷却発電機に挿入するステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明のこれらおよびその他の特徴、態様および利点は、図面を通して同様の符号が同様の部品を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことで、よりよく理解されよう。
【図１】本発明の例示的実施形態に従ったシール装置を有する水素冷却発電機の概略図である。
【図２】水素冷却発電機に設けられた従来のシール装置である。
【図３】図１に示す態様に従ったシール装置の概略図である。
【図４】本発明の例示的実施形態に従ったシール装置のブラシシールの概略図である。
【図５】本発明の例示的実施形態に従った複数のブラシシールを有するシール装置の概略図である。
【図６】本発明の例示的実施形態に従った水素冷却発電機内に配置されたシール装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に詳述するように、本発明はその実施形態において、ロータとステータの間に配置されたシール装置を有する回転機械を提供する。１つの例示的実施形態では、回転機械は、ロータとステータの間に配置されたシール装置を有する水素冷却発電機である。シール装置は、該シール装置の片側にある水素雰囲気と、該シール装置の反対側にあるキャビティを少なくとも部分的に分離するように構成される。例示的なシール装置は、非接触シールと、該非接触シールに連結されたアルミニウム本体と、該アルミニウム本体から突出し、その先端が該水素冷却発電機の該ロータに係合する複数の非金属剛毛とからなる接触シールとを含む。本発明の特定の実施形態において、シール装置を有する水素冷却発電機を修正する方法を開示する。一実施形態では、該水素冷却発電機の既存の内部オイルデフレクタに、ブラシシールが連結される。別の実施形態では、該内部オイルデフレクタの一部分がブラシシールに置き換えられる。さらに別の実施形態では、該内部オイルデフレクタ全体がブラシシールを含む新たなシール装置に置き換えられる。例示的なブラシシールは、複数の非金属剛毛、例えばアラミドフィラメントからなる。ブラシシールは、純水素を収容する発電機巻線キャビティと、オイルミストと空気が混入した水素を収容する端部キャビティの間に効果的な分子拡散障壁を提供する。障壁は巻線キャビティ内の高い水素純度を維持するのに役立ち、掃気される水素が減少することになる。その結果、水素消費量が減少し、発電機の出力効率が向上する。ここでは、数詞のない用語の使用は量の制限を示すものではなく、むしろ参照部材の少なくとも１つが存在することを示すものである。
【００１５】
次に、図面、特に図１に、ロータ１２と、ハウジング壁すなわちステータ１４と、エンドシールド１６の一部分とを有する水素冷却発電機１０を示す。さらに、オイル、オイルミストおよび空気を収容する軸受キャビティ２４内にそれぞれ配置された内側および外側軸受リング２０および２２を有するロータ軸軸受１８を示す。外側に軸受キャップ２６と端部オイルデフレクタ２８が設けられて、軸受キャビティ２４を閉鎖する。
【００１６】
エンドシールド１６の内面（図１のシールド１６の左側）とハウジング壁１４の内面に沿って、参照番号３０で表される水素雰囲気（発電機キャビティ）が発電機の冷却用に設けられている。参照番号３２で表される低流量流体膜シールが、ロータ１２とハウジング壁すなわちステータ１４の間に設けられている。エンドシールド１６とステータ１４は、軸受キャビティ（第２流体キャビティ）２４内の流体から分離された水素雰囲気（第１流体キャビティ）３０を維持するように構成される。シールケーシング３４は、エンドシールド１６とロータ１２の間に介装される。シールケーシング３４は、ボルトを通すことによってその半径方向外径に沿って絶縁材３６に固定された環状板またはリングを含む。図示のように、シールケーシング３４は、ロータ１２に向かって半径方向内方に開放し、軸方向に離間配置される一対のフランジ４０および４２の間に画定された環状室３８を包含する。環状室３８内に、一対の小間隔シールリング４４および４６が設けられている。環状ガータースプリング４８は、シールリング４４および４６それぞれの半径方向最外部分に沿った斜面（図示せず）に係合する。スプリング４８は、軸方向および半径方向に沿ってシールリング４４および４６を付勢する。室３８に加圧オイルが供給されて、ロータ１２の表面に沿ってオイルの薄膜を形成することが理解されよう。
【００１７】
エンドシールド１６とシールケーシング３４内のロータ１２の間に内部オイルデフレクタ（シール装置）５０を配置し、それらの間にシールキャビティ５２を画定する。そのため、シールキャビティ５２は、水素雰囲気３０よりもかなり純度の低い水素を収容する。例示的な内部オイルデフレクタ５０は、ラビリンスシール等の非接触シール支持要素５４と、ブラシシール等の接触シール５６とを含む。内部オイルデフレクタは、シールキャビティ５２から水素雰囲気３０への１つまたは複数の混入物の拡散および物質移動を防止する。内部オイルデフレクタの詳細については、以降の図を参照してより詳細に説明する。なお、本明細書において、発電機内の水素と空気の可燃混合気が存在し得るあらゆる場所にブラシシール５６を設けてもよい。
【００１８】
本明細書において、例示的なシール装置は、シール全体の圧力差が小さく、一方のガス状流体を他方のガス状流体から、またはガス状媒質を液状媒質から分離するようにシール装置が構成されているその他の回転機械にも適用可能であることに注目されたい。
【００１９】
次に図２に、水素冷却発電機に設けられた従来の内部オイルデフレクタ５８を示す。内部オイルデフレクタ５８は、シール支持要素６０、６２および６４上に位置し、ロータ６６に面して配置された複数の非接触シールを含む。非接触シールは、それぞれロータ６６に向かって突出する複数のラビリンス歯６８、７０および７２を含み得る。なお、本明細書の従来のシステムでは、ラビリンス歯６８、７０および７２とロータ６６の間に隙間７４が存在する。内部オイルデフレクタ５８は、内部オイルデフレクタ５８の片側にある水素雰囲気７６を、内部オイルデフレクタ５８の反対側にあるシールキャビティ７８から少なくとも部分的に分離するように構成される。
【００２０】
従来のシステムでは、発電機のエンドシールド構造が過度に柔軟であるため、オイル流量の低い、ボルト止めされた水素シールリングを使用することができないほど撓んでしまうことがあり、オイル流量の高い、ボルト締めされていない水素シールリングを一般的に使用する。高いオイル流量のために、大量の溶解空気がシールオイルから放出され、隙間７４を通ってシールキャビティ７８から水素雰囲気７６を有するキャビティまで移動する。隙間７４は、不純物７５（空気分子）が通って水素雰囲気７６のキャビティに拡散するための経路であり、水素の汚染とその後の発電機効率の低下を引き起こす。不純物の拡散を抑制するための１つの選択肢は、水素掃気量を増加することである。掃気とは、シールキャビティ７８から制御された流量で不純水素を抽出し、隙間７４を通して水素雰囲気７６を有するキャビティから等容積の純水素を補充することを指しており、このようにして、不純物を除去し、シールキャビティ７８から水素雰囲気７６を有するキャビティへの不純物の流れを阻止する。しかしながら、これらの掃気流量を、既定の経済的な量の水素しか消費しないように抑えなければならない。これらの既定の流量は小さすぎて、シールキャビティ７８から水素雰囲気７６を有するキャビティへの拡散および物質移動を十分に防止することができない。同様に、掃気量を増加させると、既定の水素消費制限を超えることがあり、水素の純度を向上させる効果がほとんどない場合が多い。
【００２１】
次に図３に、図１の態様に従った内部オイルデフレクタ５０を示す。図示の実施形態では、例示的な内部オイルデフレクタ５０は、非接触シール支持要素５４と、接触シール５６とを含む。内部オイルデフレクタ５０は、シールキャビティ５２から水素雰囲気３０への１つまたは複数の混入物の拡散を防止する。図示の実施形態では、非接触シール支持要素５４は、ロータ１２に面して配置された複数のシール支持要素８０、８２および８４を含む。シール支持要素８０、８２および８４は、例えば、それぞれロータ１２に向かって突出する複数のラビリンス歯８６、８８および９０を含み得る。一実施形態では、シール支持要素８６、８８および９０はアルミニウム材料からなる。より具体的な実施形態では、シール支持要素８０、８２および８４と歯８６、８８および９０は、鋳造アルミニウムから製造される。必要に応じて、シール支持要素８４自身が、ブラシシール剛毛が挿入されたアルミニウム本体からなっていてもよい。あるいは、アルミニウム本体要素がブラシシール剛毛を保持し、シール支持要素に接続されてもよい。
【００２２】
なお、本明細書の例示的なシステムでは、ブラシシール５６が、ラビリンス歯９０も含むシール支持要素８４に連結される。ブラシシール５６は、ラビリンス歯８６、８８および９０とロータ１２の間の隙間９２を通って延在し、ロータ１２に係合する。内部オイルデフレクタ５０は、内部オイルデフレクタ５０の片側にある水素雰囲気３０を内部オイルデフレクタ５０の反対側にあるシールキャビティ５２から少なくとも部分的に分離するように構成される。ブラシシール５６は、シールキャビティ５２から水素雰囲気３０を有するキャビティへのガス状不純物やオイルミスト等の混入物８５の拡散を防止するように構成される。例示的なブラシシール５６は、内部オイルデフレクタ５０が接触シールとしての機能を果たし、それによって不純物が通ってシールキャビティ５２から水素雰囲気３０を有するキャビティへ拡散する隙間９２を閉鎖するのに役立つ。
【００２３】
図４に、例示的なブラシシール５６の詳細図を示す。本発明の特定の態様に従ったブラシシール５６は、ロータ１２に接触して、シールキャビティから水素雰囲気を有するキャビティへの空気分子等の混入物の拡散を低減するように構成された複数の非金属繊維９４を含む。
【００２４】
一実施形態では、ブラシシール５６は、各シール支持要素に連結される保持装置９６を含む。保持装置９６は、第１板（前板）９８および第２板（裏板）１００を含む。複数の非金属繊維９４は、保持装置９６の第１板９８と第２板１００の間に配置される。一般的に、繊維９４を所定角度に傾けることができる。当業者ならば周知のように、繊維９４を傾けることにより、ロータ１２に対するシールのコンプライアンスが向上する。そのような繊維９４の半径方向撓みにより、接触面に確実に「優しく乗る（ｇｅｎｔｌｅ  ｒｉｄｅ）」ようになって、繊維の構造変形を防止することができる利点がある。傾斜角は、例えば繊維の構造的安定性や、繊維９４の板９８、１００への取り付けやすさ等の要因のトレードオフ関係に依存する。板９８および１００の間に挟まれた繊維９４は、空気分子やオイルミスト等の混入物の拡散を防止するのに十分なほど高密度に充填される。繊維の充填密度は、シール効果を強化し、繊維と接触面の間の摩擦接触によって生じる摩擦力の大幅な増加を回避するような方法で、所定制限内に維持される。
【００２５】
各繊維９４は、保持装置９６に連結された第１端部１０２と、ロータ１２に接触するように構成された第２端部１０４とを含む。連結は、任意の従来のブラシシール方法によって可能であり、一例としては、第１および第２板９８および１００と、エポキシ等の付着材またはクランプ（図示せず）等のメカニカルファスナーとの連結が挙げられる。特定の例示的実施形態では、保持装置９６はアルミニウム材料からなる。本明細書において、アルミニウムがスパークせず、接触した時にロータを傷つけることがないという利点があることに注目されたい。アルミニウムは、当業者に周知のその他の材料と比べてはるかに作業がしやすい。各繊維９４の第１端部１０２は保持装置９６に連結され、第２端部１０４は保持装置９６からロータ１２に向かって突出する。
【００２６】
例示的実施形態では、非金属繊維は、ケブラー繊維等のアラミドフィラメントである。なお、本明細書では、その他の非金属繊維も考えられる。繊維材料と直径は、例えば、剛性、耐クリープ性、耐摩耗性、およびオイルに対する化学的不活性等の特性の間のトレードオフ関係に応じて選択される。繊維直径は、作動流体によってそこに加えられる動的空気力に対する構造的安定性を保証しながら、構造的安定性や所望のコンプライアンス等のトレードオフ要因を考慮するように選択される。例えば、小さな直径の非金属繊維（すなわち、０．００２インチ未満の直径であり、例えば０．０００５インチのケブラー・アラミド繊維や０．０００２５インチのカーボン繊維など）により、シールと回転構成要素の接触面の有効間隔が小さくなるとともに、剛性が低下して発熱が減少することになる。図示の例示的実施形態では、ケブラー繊維は、発電機ロータの高い表面速度に耐えることができる。そのため、繊維９４を使用して非回転板９８、１００とロータ１２の間の隙間を閉鎖することによって、水素雰囲気を有するキャビティ内でより高い水素純度を維持することができる。
【００２７】
図５に、本発明の別の例示的な実施形態に従った内部オイルデフレクタ５０を示す。図示の実施形態では、例示的な内部オイルデフレクタ５０は、シール支持要素５４と、接触シール（ブラシシール）５６、５７とを含む。図示の実施形態では、ブラシシール５６、５７は置換シールとしての機能を果たす。図示の実施形態では、シール支持要素５４は、ロータ１２に面して配置された複数のシール支持要素８０、８２および８４を含む。シール支持要素８０、８２および８４は、それぞれロータ１２に向かって突出する複数のラビリンス歯８６、８８、９０を含む。
【００２８】
例示的実施形態では、一部のラビリンス歯８８、９０が、それぞれシール支持要素８２および８４から取り除かれている。取り除かれた部分は、複数のブラシシール５７、５６に置き換えられる。なお、本明細書の例示的なシステムでは、ブラシシール５６、５７がそれぞれシール支持要素８４、８２に連結される。ブラシシール５６、５７は、ラビリンス歯８０、８２および８４とロータ１２の間の隙間９２を通って延在し、ロータ１２に係合する。図示の実施形態では、ブラシシール５７は、シール支持要素８２に直接連結される剛毛である。言い換えると、シール支持要素８２自身が、剛毛を保持するためのアルミニウム本体としての機能を果たす。内部オイルデフレクタ５０は、内部オイルデフレクタ５０の片側にある水素雰囲気３０を、内部オイルデフレクタ５０の反対側にあるシールキャビティ５２から分離または少なくとも部分的に分離するように構成される。ブラシシール５６、５７は、シールキャビティ５２から水素雰囲気３０を有するキャビティへのガス状不純物、オイルミストおよびオイル等の混入物８５の拡散を防止するように構成される。例示的なブラシシール５６、５７は、内部オイルデフレクタ５０が接触シールとしての機能を果たし、それによって不純物が通ってシールキャビティ５２から水素雰囲気３０を有するキャビティへ容易に拡散する隙間９２を閉鎖するのを助ける。
【００２９】
本明細書において、２つのブラシシールが図示されているが、特定の他の実施形態では、１つのブラシシールを挿入してもよく、または３つ以上のブラシシールを設けてもよいことに注目されたい。一実施形態では、シール支持要素８０、８２および８４の各々が１つ以上のブラシシールを備えている。特定の他の実施形態では、シール支持要素８０、８２および８４に設けられるブラシシールの数は互いに変化させてもよい。そのようなあらゆる置換および組み合わせが想起可能である。一実施形態では、ブラシシールをシール支持要素にボルト止めされる。別の実施形態では、シール支持要素に溝を形成してもよく、シール支持要素の溝にブラシシールを連結してもよい。各ブラシシールは、オイルバリアと拡散障壁の両方としての機能を果たす。剛毛は、非接触ラビリンス歯と違って直接ロータに係合するため、シールは素晴らしいオイル漏れ防止および拡散低減特性を備えている。ブラシシールを発電機の既存の内部オイルデフレクタ設計に適合するように構成することによって、ブラシシールの提供を交換可能で効果的な解決策とすることができる。ラビリンス歯は、ブラシシールが激しく損傷または摩耗した場合に頑丈な予備シールとしての機能を果たすことで、発電機の運転の継続を可能にする。
【００３０】
図６に、本発明の例示的実施形態に従った水素冷却発電機１０を示す。発電機１０は図１に図示した実施形態と構造的に同様であるが、エンドシールド１６とシールケーシング３４内のロータ１２の間に配置された内部オイルデフレクタ（初期シール装置）５０が取り除かれている。図示の実施形態において、内部オイルデフレクタ５０は置換シール装置に置き換えられており、一実施形態では、ブラシシール５６である。繊維ブラシシールの効果的なオイル漏れおよび拡散防止特性によって、複数歯のラビリンス非接触シールを不要にすることによって、ロータ長を短くすることができる。シールとロータの間の隙間を通る不純物の拡散が低減すると、水素雰囲気のキャビティ内でより高い水素純度を維持することが可能になり、発電機の出力効率が高くなる。
【００３１】
本明細書において、本発明を特定の特徴についてのみ説明し記載したが、当業者には本発明の様々な修正形態および改変形態が想起可能であろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の本質において、かかる修正形態および改変形態本発明の全てを網羅するものとする。
【符号の説明】
【００３２】
１０  水素冷却発電機
１２  ロータ
１４  ハウジング壁すなわちステータ
１６  エンドシールド
１８  ロータ軸軸受
２０  内側軸受リング
２２  外側軸受リング
２４  軸受キャビティ
２６  軸受キャップ
２８  端部オイルデフレクタ
３０  水素雰囲気（水素チャンバ）
３２  低流量流体膜シール
３４  シールケーシング
３６  絶縁材
３８  環状室
４０  軸方向に離間配置されたフランジ
４２  軸方向に離間配置されたフランジ
４４  小間隔シールリング
４６  小間隔シールリング
４８  環状ガータースプリング
５０  内部オイルデフレクタ
５２  シールキャビティ
５４  非接触シール支持要素
５６  接触シール
５８  接触シール
６０  シール支持要素
６２  シール支持要素
６４  シール支持要素
６６  ロータ
６８  ラビリンス歯
７０  ラビリンス歯
７２  ラビリンス歯
７４  隙間
７５  不純物
７６  水素雰囲気
７８  シールキャビティ
８０  シール支持要素
８２  シール支持要素
８４  シール支持要素
８５  混入物
８６  ラビリンス歯
８８  ラビリンス歯
９０  ラビリンス歯
９２  隙間
９４  非金属繊維
９６  保持装置
９８  第１板
１００  第２板
１０２  第１端部
１０４  第２端部
１０６  付着材
【図１】
2009296875.tif 000003
【図２】
2009296875.tif 000004
【図３】
2009296875.tif 000005
【図４】
2009296875.tif 000006
【図５】
2009296875.tif 000007
【図６】
2009296875.tif 000008