CN112145659A - 油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构，解决了如何保证半直驱风力发电机转子支撑轴承不会发生润滑油进入到电机内部的问题。风力发电机驱动端的支撑轴承采用双列调心滚子轴承，风力发电机非驱动端的支撑轴承采用圆柱滚子轴承；在电机的驱动端轴承内盖和非驱动端的轴承内盖上，均设置有三道润滑油泄露收集环形槽，在三道润滑油泄露收集环形槽内，分别设置有通气孔和收集油路，将收集到的泄露润滑油排出到电机外部；在电机两轴承内盖对应的电机轴上设置有台阶套，形成对轴承内润滑油外泄的多道阻拦，台阶套与轴承内盖的内侧圆配合，形成外泄润滑油的收集和排出通路，最大程度地阻止了轴承内润滑油的外泄。

Description

油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构

技术领域

本发明涉及一种风力发电机转子支撑轴承，特别涉及一种采用半直驱传动链的风力发电机转子支撑轴承的密封结构。

背景技术

半直驱传动链系统是风力发电机组所采用的一种技术路线，该技术路线将风力发电机与增速器集成在一起，以达到减少风力发电机体积，减轻其重量的目的，其中的增速器为齿轮变速箱，它将风车叶片的低速旋转，转变为增速器输出轴的高速旋转，提高了风力发电机的功率密度；风力发电机的机座通过端盖法兰集成在齿轮箱上，在发电机机座上不设置支撑底脚，发电机以悬臂形式悬挑在齿轮箱上，发电机的重量由齿轮变速箱上的法兰支撑着；并且机组采用向下倾斜6度的装配方式，导致增速器输出轴的轴向分力更额外施加于发电机转子的支撑轴承上，这些原因均加剧了发电机轴承的磨损；其次，发电机转子与增速器输出轴是通过无柔性联轴器连接在一起的，增速器输出轴为单支点支撑，无轴向定位，需要依靠发电机转子支撑轴承来进行定位；再者，由于增速器输出轴与行星齿轮啮合时，交变载荷会造成转子支撑轴承运行中出现振动、异响和超温的现象；基于以上结构，发电机转子的支撑轴承运行工况复杂且承载很大；另外，由于发电机与增速器集成结构，若轴承采用脂润滑，排出的废油脂无法实现收集，因此轴承润滑只能采用油润滑的方式，如何保证该油润滑轴承的密封效果，使润滑油不会进入到电机内部，并使该轴承在重载的工作环境下正常地工作，成为该种结构电机的支撑轴承所面临的迫切需要解决的一个技术难题。

发明内容

本发明提供了一种油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构，解决了如何保证半直驱风力发电机转子支撑轴承不会发生润滑油进入到电机内部的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：风力发电机驱动端的支撑轴承采用双列调心滚子轴承，风力发电机非驱动端的支撑轴承采用圆柱滚子轴承；在发电机驱动端内盖侧和非驱动端内盖侧，采用三重密封方式：第一是在靠近轴承端面安装有挡油盘，挡油盘内径设置有铜刀密封环，且在铜刀密封环外侧设置有泄露润滑油收集台阶，该密封可有效阻挡大部分的润滑油外泄；第二是设置接触密封，采用骨架油封方式，进一步加强密封；第三是采用非接触密封，在轴承内盖的外侧设置有三道润滑油泄露收集环形槽，在三道润滑油泄露收集环形槽上侧设置有通气孔，利用气压平衡原理，防止轴承内油气泄露在电机内；下侧设置有收集油路，将收集到的泄露润滑油排出到电机外部；在电机两端轴承内盖对应的电机轴上设置有台阶套，台阶套与轴承内盖的内侧圆配合，形成对轴承内润滑油外泄的多道阻拦，最大程度地阻止了轴承内润滑油的外泄。

一种油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构，包括齿轮箱，在齿轮箱上设置有连接法兰，在连接法兰上固定连接有风力发电机电机座，在风力发电机电机座上分别设置有驱动端轴承外盖、驱动端轴承内盖、非驱动端轴承外盖和非驱动端轴承内盖，在驱动端轴承外盖与驱动端轴承内盖之间，设置有调心滚子轴承座，在调心滚子轴承座上，设置有调心滚子轴承，在非驱动端轴承外盖与非驱动端轴承内盖之间设置有圆柱滚子轴承座，在圆柱滚子轴承座上设置有圆柱滚子轴承，在调心滚子轴承与圆柱滚子轴承之间，设置有发电机转轴；在驱动端轴承内盖的中心孔内圆上设置有外泄润滑油收集环形槽，在与驱动端轴承内盖的中心孔内圆配合的发电机转轴上设置有带台阶的驱动端润滑油密封衬套；在非驱动端轴承内盖的中心孔内圆上设置有外泄润滑油收集环形槽，在与非驱动端轴承内盖的中心孔配合的发电机转轴上设置有带台阶的非驱动端润滑油密封衬套。

在驱动端轴承内盖的中心孔内侧壁上，分别设置有接触密封圈安装环形槽、第一外泄润滑油收集环形槽、第二外泄润滑油收集环形槽和第三外泄润滑油收集环形槽，在第一外泄润滑油收集环形槽与第二外泄润滑油收集环形槽之间上，以及第二外泄润滑油收集环形槽与第三外泄润滑油收集环形槽之间均设置有连通通孔，在驱动端轴承内盖上设置有呼吸管，呼吸管的外侧端与大气连通，呼吸管的内侧端与第一外泄润滑油收集环形槽连通在一起；在驱动端轴承内盖的中心孔内的发电机转轴上，设置有驱动端润滑油密封衬套，在驱动端润滑油密封衬套的外侧面上，从左向右依次设置有第一台阶、第二台阶、第三台阶、第四台阶和第五台阶，在驱动端轴承内盖的左侧面上的止口断面上设置有内盖内侧铜刀密封座，在内盖内侧铜刀密封座上设置有内盖内侧铜刀密封环，内盖内侧铜刀密封环的内圆面与第一台阶活动配合在一起，接触密封圈安装环形槽所在的环形台阶与第二台阶活动配合在一起，第一外泄润滑油收集环形槽所在的台阶与第三台阶活动配合在一起，第二外泄润滑油收集环形槽所在的台阶与第四台阶活动配合在一起，第三外泄润滑油收集环形槽所在的台阶与第五台阶活动配合在一起，在驱动端轴承内盖的左侧面上设置有泄露润滑油收集台阶，泄露润滑油收集台阶、内盖内侧铜刀密封座和驱动端润滑油密封衬套组成了泄露润滑油收集环形槽，在调心滚子轴承座中，设置有泄露润滑油排出通道，泄露润滑油排出通道的一端与泄露润滑油收集环形槽连通在一起，泄露润滑油排出通道的另一端与外侧排润滑油管连接在一起；在接触密封圈安装环形槽中设置有密封圈。

在驱动端轴承外盖的内侧端，设置有外盖内侧密封铜刀座，在外盖内侧密封铜刀座上设置有外盖内侧密封铜刀，外盖内侧密封铜刀与发电机转轴活动配合在一起。

在第一台阶上设置有收集泄露润滑油的环形凹槽。

在齿轮箱中设置有行星齿轮, 齿轮箱的输出轴通过联轴器与发电机转轴连接在一起。

本发明解决了油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封难题，通过在两轴承内盖上设置多道收集泄露润滑油的环形槽，将收集到的泄露润滑油集中到收集环形槽中后排到电机外，保证了发电机在重载和工作环境较差的情况下能正常运行。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的B处局部放大图；

图3是本发明的驱动端轴承内盖9的结构示意图；

图4是图3中的A处局部放大图；

图5是本发明的驱动端润滑油密封衬套16的结构示意图；

图6是本发明的驱动端轴承内盖9的中心孔内侧面的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构，包括齿轮箱1，在齿轮箱1上设置有连接法兰6，在连接法兰6上固定连接有风力发电机电机座7，在风力发电机电机座7上分别设置有驱动端轴承外盖8、驱动端轴承内盖9、非驱动端轴承外盖12和非驱动端轴承内盖13，在驱动端轴承外盖8与驱动端轴承内盖9之间，设置有调心滚子轴承座10，在调心滚子轴承座10上，设置有调心滚子轴承11，在非驱动端轴承外盖12与非驱动端轴承内盖13之间设置有圆柱滚子轴承座14，在圆柱滚子轴承座14上设置有圆柱滚子轴承15，在调心滚子轴承11与圆柱滚子轴承15之间，设置有发电机转轴5；在驱动端轴承内盖9的中心孔内圆上设置有外泄润滑油收集环形槽，在与驱动端轴承内盖9的中心孔内圆配合的发电机转轴5上设置有带台阶的驱动端润滑油密封衬套16；在非驱动端轴承内盖13的中心孔内圆上设置有外泄润滑油收集环形槽，在与非驱动端轴承内盖13的中心孔配合的发电机转轴5上设置有带台阶的非驱动端润滑油密封衬套17。

在驱动端轴承内盖9的中心孔内侧壁上，分别设置有接触密封圈安装环形槽22、第一外泄润滑油收集环形槽23、第二外泄润滑油收集环形槽24和第三外泄润滑油收集环形槽25，在第一外泄润滑油收集环形槽23与第二外泄润滑油收集环形槽24之间上，以及第二外泄润滑油收集环形槽24与第三外泄润滑油收集环形槽25之间均设置有连通通孔27，在驱动端轴承内盖9上设置有呼吸管26，呼吸管26的外侧端与大气连通，呼吸管26的内侧端与第一外泄润滑油收集环形槽23连通在一起；在驱动端轴承内盖9的中心孔内的发电机转轴5上，设置有驱动端润滑油密封衬套16，在驱动端润滑油密封衬套16的外侧面上，从左向右依次设置有第一台阶31、第二台阶32、第三台阶33、第四台阶34和第五台阶35，在驱动端轴承内盖9的左侧面上的止口断面上设置有内盖内侧铜刀密封座20，在内盖内侧铜刀密封座20上设置有内盖内侧铜刀密封环21，内盖内侧铜刀密封环21的内圆面与第一台阶31活动配合在一起，接触密封圈安装环形槽22所在的环形台阶与第二台阶32活动配合在一起，第一外泄润滑油收集环形槽23所在的台阶与第三台阶33活动配合在一起，第二外泄润滑油收集环形槽24所在的台阶与第四台阶34活动配合在一起，第三外泄润滑油收集环形槽25所在的台阶与第五台阶35活动配合在一起，在驱动端轴承内盖9的左侧面上设置有泄露润滑油收集台阶，泄露润滑油收集台阶、内盖内侧铜刀密封座20和驱动端润滑油密封衬套16组成了泄露润滑油收集环形槽30，在调心滚子轴承座10中，设置有泄露润滑油排出通道28，泄露润滑油排出通道28的一端与泄露润滑油收集环形槽30连通在一起，泄露润滑油排出通道28的另一端与外侧排润滑油管29连接在一起；在接触密封圈安装环形槽22中设置有密封圈。

在驱动端轴承外盖8的内侧端，设置有外盖内侧密封铜刀座18，在外盖内侧密封铜刀座18上设置有外盖内侧密封铜刀19，外盖内侧密封铜刀19与发电机转轴5活动配合在一起，实现对向驱动端轴承外盖8方向外泄润滑油的阻挡。

在第一台阶31上设置有收集泄露润滑油的环形凹槽36。

在齿轮箱1中设置有行星齿轮2, 齿轮箱1的输出轴3通过联轴器4与发电机转轴5连接在一起。

当风力发电的叶轮依次通过行星齿轮2、齿轮箱1的输出轴3和联轴器4，使发电机转轴5在调心滚子轴承11中旋转，在运转中，调心滚子轴承11中的润滑油外泄时，首先被内盖内侧铜刀密封环21阻挡，未被阻挡的泄露的润滑油被甩入到泄露润滑油收集环形槽30中，由第一台阶31上设置的收集泄露润滑油的环形凹槽36阻挡，并被存放在泄露润滑油收集环形槽30中，泄露润滑油收集环形槽30中的润滑油的外泄被接触密封圈安装环形槽22中的接触密封圈阻挡，未被阻挡住的润滑油被第三台阶33阻挡后进入到第一外泄润滑油收集环形槽23中，第一外泄润滑油收集环形槽23中的外泄的润滑油被第四台阶34阻挡后进入到第二外泄润滑油收集环形槽24中，第二外泄润滑油收集环形槽24中的外泄润滑油被第五台阶阻挡后进入到第三外泄润滑油收集环形槽25中，也就是说调心滚子轴承11中的外泄润滑油经过上述四次被阻拦，以及四次被收集，基本杜绝了润滑油的外泄，保证了润滑油不能进入到电机内部，以上四个润滑油收集槽，即泄露润滑油收集环形槽30、第一外泄润滑油收集环形槽23、第二外泄润滑油收集环形槽24和第三外泄润滑油收集环形槽25，分别通过连通通孔27连通在一起，使被收集到的外泄润滑油集中到泄露润滑油收集环形槽30中，又由于在呼吸管26将彼此连通的外泄润滑油收集槽与大气连通，使被收集到泄露润滑油收集环形槽30中外泄润滑油通过泄露润滑油排出通道28进入到外侧排润滑油管29中，对外泄润滑油进行收集。

在圆柱滚子轴承15内侧的非驱动端轴承内盖13上也设置有与驱动端轴承内盖9结构完全相同的润滑油阻挡机构，该机构与非驱动端润滑油密封衬套17配合，实现对润滑油向电机内外泄的阻挡，具体内容就不在赘述。

Claims (5)

1.一种油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构，包括齿轮箱（1），在齿轮箱（1）上设置有连接法兰（6），在连接法兰（6）上固定连接有风力发电机电机座（7），在风力发电机电机座（7）上分别设置有驱动端轴承外盖（8）、驱动端轴承内盖（9）、非驱动端轴承外盖（12）和非驱动端轴承内盖（13），其特征在于，在驱动端轴承外盖（8）与驱动端轴承内盖（9）之间，设置有调心滚子轴承座（10），在调心滚子轴承座（10）上，设置有调心滚子轴承（11），在非驱动端轴承外盖（12）与非驱动端轴承内盖（13）之间设置有圆柱滚子轴承座（14），在圆柱滚子轴承座（14）上设置有圆柱滚子轴承（15），在调心滚子轴承（11）与圆柱滚子轴承（15）之间，设置有发电机转轴（5）；在驱动端轴承内盖（9）的中心孔内圆上设置有外泄润滑油收集环形槽，在与驱动端轴承内盖（9）的中心孔内圆配合的发电机转轴（5）上设置有带台阶的驱动端润滑油密封衬套（16）；在非驱动端轴承内盖（13）的中心孔内圆上设置有外泄润滑油收集环形槽，在与非驱动端轴承内盖（13）的中心孔配合的发电机转轴（5）上设置有带台阶的非驱动端润滑油密封衬套（17）。

2.根据权利要求1所述的一种油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构，其特征在于，在驱动端轴承内盖（9）的中心孔内侧壁上，分别设置有接触密封圈安装环形槽（22）、第一外泄润滑油收集环形槽（23）、第二外泄润滑油收集环形槽（24）和第三外泄润滑油收集环形槽（25），在第一外泄润滑油收集环形槽（23）与第二外泄润滑油收集环形槽（24）之间上，以及第二外泄润滑油收集环形槽（24）与第三外泄润滑油收集环形槽（25）之间均设置有连通通孔（27），在驱动端轴承内盖（9）上设置有呼吸管（26），呼吸管（26）的外侧端与大气连通，呼吸管（26）的内侧端与第一外泄润滑油收集环形槽（23）连通在一起；在驱动端轴承内盖（9）的中心孔内的发电机转轴（5）上，设置有驱动端润滑油密封衬套（16），在驱动端润滑油密封衬套（16）的外侧面上，从左向右依次设置有第一台阶（31）、第二台阶（32）、第三台阶（33）、第四台阶（34）和第五台阶（35），在驱动端轴承内盖（9）的左侧面上的止口断面上设置有内盖内侧铜刀密封座（20），在内盖内侧铜刀密封座（20）上设置有内盖内侧铜刀密封环（21），内盖内侧铜刀密封环（21）的内圆面与第一台阶（31）活动配合在一起，接触密封圈安装环形槽（22）所在的环形台阶与第二台阶（32）活动配合在一起，第一外泄润滑油收集环形槽（23）所在的台阶与第三台阶（33）活动配合在一起，第二外泄润滑油收集环形槽（24）所在的台阶与第四台阶（34）活动配合在一起，第三外泄润滑油收集环形槽（25）所在的台阶与第五台阶（35）活动配合在一起，在驱动端轴承内盖（9）的左侧面上设置有泄露润滑油收集台阶，泄露润滑油收集台阶、内盖内侧铜刀密封座（20）和驱动端润滑油密封衬套（16）组成了泄露润滑油收集环形槽（30），在调心滚子轴承座（10）中，设置有泄露润滑油排出通道（28），泄露润滑油排出通道（28）的一端与泄露润滑油收集环形槽（30）连通在一起，泄露润滑油排出通道（28）的另一端与外侧排润滑油管（29）连接在一起；在接触密封圈安装环形槽（22）中设置有密封圈。

3.根据权利要求2所述的一种油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构，其特征在于，在驱动端轴承外盖（8）的内侧端，设置有外盖内侧密封铜刀座（18），在外盖内侧密封铜刀座（18）上设置有外盖内侧密封铜刀（19），外盖内侧密封铜刀（19）与发电机转轴（5）活动配合在一起。

4.根据权利要求3所述的一种油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构，其特征在于，在第一台阶（31）上设置有收集泄露润滑油的环形凹槽（36）。

5.根据权利要求4所述的一种油润滑的半直驱风力发电机转子支撑轴承的密封结构，其特征在于，在齿轮箱（1）中设置有行星齿轮（2）, 齿轮箱（1）的输出轴（3）通过联轴器（4）与发电机转轴（5）连接在一起。

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