CN103161963A - 输出轴密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输出轴密封装置，属于风力发电技术领域。该装置包括密封端盖、以及穿出密封端盖的输出轴；输出轴上固连迷宫内环，密封端盖内孔具有外、中、内挡壁；外挡壁与中挡壁之间以及中挡壁与内挡壁之间分别形成第三和第二回油腔，输出孔内嵌在轴承外的挡油环与内挡壁之间形成第一回油腔；外、中、内挡壁以及挡油环的内孔构成轴向迷宫；外挡壁的内端面具有内凸环，与迷宫内环对应处的外凸环构成径向迷宫；迷宫内环装有位于外挡壁之外的V形截面密封圈。采用本发明之后，轴向迷宫形成高度错落的阶梯式，并与径向交错式迷宫相配合，最后一级回油通道直接连接至润滑油页面以下，有效抑制了油雾渗出，使密封效果更佳。

Description

输出轴密封装置
技术领域
本发明涉及一种密封装置，尤其涉及一种风力发电系统中的齿轮箱高速输出轴密封装置，属于风力发电技术领域。
背景技术
风力发电齿轮箱又称风电齿轮箱，多安装于65-80m高的塔架上，工作环境恶劣，维护成本极高。风电齿轮箱的设计寿命通常为20年，因此对各部分的可靠性要求很高。如果工作中产生油液渗漏，不但会对环境产生恶劣影响，还将产生高额的清理费用，因此无论主机厂还是最终用户，风电齿轮箱的渗漏均是严重的隐患。
风电齿轮箱的高速输出轴转速较高（通常为1500至2000r/min），还需承受较大扭矩，导致发热量较高，要达到较长的设计寿命，必须采用强制润滑和冷却方式。这种润滑方式的油量大，对密封要求很高。
目前，风电齿轮箱的高速输出轴渗油是普遍存在的问题，其密封困难主要缘于输出轴的高转速、齿轮箱内部具有一定压力并且汽液混合（也称为油雾）、以及齿轮箱倾斜工作等因素。
检索发现，申请号为200920256847.0的中国实用新型专利公开了一种风力发电增速齿轮箱密封装置,该风力发电增速齿轮箱包括输出轴、起到转动支撑作用的轴承,以及与所述轴承配接的轴承座,所述风力发电增速齿轮箱密封装置包括集成了挡油板功能的甩油环,包括其挡油部位、节流口、甩油齿的构型,以及集成了迷宫功能的轴承盖板,包括其减压腔、节流口、回油通道特征。该专利的技术方案虽然具有一些优点，但其迷宫密封结构实际为直通式，不够完备，因此密封效果不够理想。此外，其回油均在油箱液面以上，容易导致油雾沿回油管道渗漏至最后的减压腔内，削弱密封效果。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以长期保持不渗漏的输出轴密封装置。
为了达到以上目的，本发明的输出轴密封装置包括固定在箱体输出孔外端的密封端盖、以及支撑在输出孔轴承内且穿出密封端盖的输出轴；所述输出轴上固连位于密封端盖内孔的迷宫内环，所述密封端盖内孔具有径向内延的外挡壁、中挡壁、内挡壁；所述外挡壁与中挡壁之间以及所述中挡壁与内挡壁之间分别形成环槽状第三回油腔和第二回油腔，所述输出孔内嵌在轴承外的挡油环与所述内挡壁之间形成第一回油腔；所述外挡壁、中挡壁、内挡壁以及所述挡油环的内孔分别与迷宫内环的对应外圆部位间隙配合，构成轴向迷宫；所述外挡壁的内端面具有至少两圈轴向内凸环，与所述迷宫内环对应处的轴向的外凸环相互交错，构成径向迷宫；所述迷宫内环装有位于外挡壁之外的V形截面密封圈，所述V形截面密封圈的内侧弹性抵靠在所述外挡壁的外端面。
本发明进一步的完善是，所述的三个回油腔下部分别设置与箱体内或油池连通的回油通道，其中所述第一和第二回油腔的低处通常与箱体内连通，所述第三回油腔低处的回油通道通常通过内部或外部管路连通至齿轮箱润滑油液面以下。
本发明更进一步的完善是，所述迷宫内环对应第一回油腔的外圆径向延伸出甩油盘。此外，所述迷宫内环对应第二回油腔的外圆处具有截面为三角形的环状突起。
本发明再进一步的完善是，所述中挡壁的外端面具有朝外侧凸出再朝扩大直径方向形成翻边的异形凸环。
本发明又进一步的完善是，所述外挡壁、中挡壁、内挡壁的内孔表面具有至少一道凹槽。
本发明通过设置可随高速轴转动和不可随高速轴转动构件形成的轴向与径向迷宫结构，组成三个密封回油腔，并且借助挡油结构、甩油结构、和V型圈密封，以及每个密封回油腔单独的回油结构，确保了理想的密封效果。采用本发明后，轴向迷宫形成高度错落的阶梯式，并与径向交错式迷宫相配合，因此密封效果比现有技术显著改善。而最后一级回油通道直接连接至润滑油液面以下，有效抑制了油雾渗出，使密封效果更佳。
附图说明
图1是本发明一个实施例的剖面结构示意图。
图2是图1实施例的迷宫内环剖面结构示意图。
图3是图1实施例的迷宫内环立体结构示意图。
图4是图1实施例的挡油环立体结构示意图。
图5是图1实施例的密封端盖剖面结构示意图。
图6是图1实施例的密封端盖立体结构示意图。
图7是图5的A处局部放大图。
图8是图5的B处局部放大图。
图9是图6的C处局部放大图。
具体实施方式
实施例一
本实施例为一种风电齿轮箱输出轴密封装置，基本结构如图1所示（参见图2至9），包括固定在箱体5输出孔外端的密封端盖11、以及支撑在输出孔轴承4内且穿出密封端盖11的高速输出轴15。该输出轴15上固连位于密封端盖11内孔的迷宫内环14。密封端盖11内孔具有径向内延的外挡壁11-1、中挡壁11-2、内挡壁11-3。外挡壁11-1与中挡壁11-2之间以及中挡壁11-2与内挡壁11-3之间分别形成环槽状第三回油腔1和第二回油腔2。输出孔内嵌在轴承外的挡油环12与内挡壁11-3之间形成第一回油腔3。外挡壁11-1、中挡壁11-2、内挡壁11-3以及挡油环12的内孔分别与迷宫内环14的对应外圆部位间隙配合，构成轴向迷宫。外挡壁11-1的内端面具有至少两圈轴向内凸环，与迷宫内环14对应处的轴向的外凸环相互交错，构成“齿状啮合”结构的径向迷宫。迷宫内环14装有位于外挡壁11-1之外的V形截面密封圈13，该V形截面密封圈13的内侧弹性抵靠在外挡壁11-1的外端面。
三个回油腔下部分别设置回油通道，其中第三回油腔1低处的对外通孔11-5（参见图7）形成回油通道22，通过外部（也可以是内部管路）管路连通至齿轮箱润滑油液面以下。第一和第二回油腔的低处分别通过缺口11-6和回油孔11-7（参见图9）形成的回油通道21与箱体内连通。迷宫内环14对应第三回油腔1的外圆径向延伸出甩油盘14-1。对应第二回油腔2的外圆处具有截面为三角形的环状突起14-2。
密封端盖11的中挡壁11-2的外端面具有朝外侧凸出再朝扩大直径方向形成翻边的异形凸环11-4。中挡壁11-2、内挡壁11-3的内孔表面分别具有一道V形凹槽。外挡壁11-1的内孔表面具有三道圆弧形凹槽（参见图8）。
本实施例的挡油环12不随轴转动，与高速轴之间形成间隙配合。甩油盘14-2直径明显大于高速轴轴径且随高速轴转动。挡油结构和轴向迷宫密封间形成的环形第一回油腔下部通过密封端盖11下部凹缺（参见图6、图9）形成的回油通路与齿轮箱内部连通。
实验证明，本实施例由于设置了挡油结构、甩油结构、第一回油腔、轴向迷宫密封、第二回油腔、第三回油腔、径向迷宫密封、V型圈密封，且每个回油腔具有单独的回油通路，因此使得由内到外进入下一道回油腔的油液递减，且进入回油腔的油液可以通过回油通路及时流回齿轮箱或油池中，因此将液态油液的渗漏量抑制到最低限度。同时，轴向迷宫密封和径向迷宫密封结构形成了有限数量的减压腔，使得由内向外的空气压力逐步下降，因此有效阻止油雾向外部扩散。当油雾凝结成液体时，即可通过回油通路流回齿轮箱或油池中。外侧设置的V型圈可以阻隔外部灰尘、水汽等进入齿轮箱。
更具体说，挡油结构和高速轴之间形成的间隙配合保证大部分油液通过轴承及配套的回油通路流回齿轮箱，只有少量油液通过间隙向外渗透。渗出的少量油液在随轴高速转动的甩油结构离心力的作用下，被甩到第一回油腔的环形内壁上，然后沿着内壁向底部流动，再通过回油通路流回齿轮箱。如仍有渗油至第二回油腔，则通过第二回油腔的通路流回齿轮箱。轴向迷宫密封间可随轴转动的截面为三角形的环状突起起到进一步甩油的作用，将渗漏的油液甩到第二回油腔的环形内壁上，然后再通过回油通路流回齿轮箱。径向迷宫密封的环形出口直径小于径向迷宫密封其他部位的直径。径向迷宫密封随轴转动的“齿状啮合”结构随轴高速转动时的离心作用可以有效阻止附着的油液向外渗漏；同时还可以带动间隙中的空气旋转，产生沿径向的离心流动趋势，进一步阻止油雾聚集至径向迷宫密封出口、进而泄露至齿轮向外。环形的第三回油腔下部通过回油通路与齿轮箱油池液位以下连通。万一有油液，将通过回油通路回流至液位以下，避免油雾沿该回油通路从齿轮箱中泄露至第三回油腔和径向迷宫密封中。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种输出轴密封装置，包括固定在箱体输出孔外端的密封端盖、以及支撑在输出孔轴承内且穿出密封端盖的输出轴；所述输出轴上固连位于密封端盖内孔的迷宫内环，其特征在于：所述密封端盖内孔具有径向内延的外挡壁、中挡壁、内挡壁；所述外挡壁与中挡壁之间以及所述中挡壁与内挡壁之间分别形成环槽状第三回油腔和第二回油腔，所述输出孔内嵌在轴承外的挡油环与所述内挡壁之间形成第一回油腔；所述外挡壁、中挡壁、内挡壁以及所述挡油环的内孔分别与迷宫内环的对应外圆部位间隙配合，构成轴向迷宫；所述外挡壁的内端面具有至少两圈轴向内凸环，与所述迷宫内环对应处的轴向的外凸环相互交错，构成径向迷宫；所述迷宫内环装有位于外挡壁之外的V形截面密封圈，所述V形截面密封圈的内侧弹性抵靠在所述外挡壁的外端面。
2.根据权利要求1所述的输出轴密封装置，其特征在于：所述的三个回油腔下部分别设置与箱体内或油池连通的回油通道。
3.根据权利要求2所述的输出轴密封装置，其特征在于：所述第一和第二回油腔的低处与箱体内连通，所述第三回油腔低处的回油通道通过内部或外部管路连通至齿轮箱润滑油液面以下。
4.根据权利要求1、2或3所述的输出轴密封装置，其特征在于：所述迷宫内环对应第一回油腔的外圆径向延伸出甩油盘。
5.根据权利要求4所述的输出轴密封装置，其特征在于：所述迷宫内环对应第二回油腔的外圆处具有截面为三角形的环状突起。
6.根据权利要求5所述的输出轴密封装置，其特征在于：所述中挡壁的外端面具有朝外侧凸出再朝扩大直径方向形成翻边的异形凸环。
7.根据权利要求6所述的输出轴密封装置，其特征在于：所述外挡壁、中挡壁、内挡壁的内孔表面具有至少一道凹槽。
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