CN107664088B - 用于调节水下发电设备中的转子叶片迎角的轴承模块 - Google Patents

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Abstract

示例性实施例涉及一种用于调节水下发电设备(100)中的转子叶片(17)的迎角的轴承模块(50)、用于水下发电设备(100)的制造方法以及水下发电设备(100)。轴承模块(50)包括用于支撑转子叶片轴(1)的至少两个轴承(2、3)。所述至少两个轴承(2、3)轴向地彼此间隔设置在所述转子叶片轴(1)上。轴承模块(50)还包括用于产生至转子叶片毂(14)的机械连接的至少一个第一附接装置。轴承模块(50)还包括用于产生至所述转子叶片(17)的机械连接的至少一个第二附接装置。轴承模块(50)还包括用于产生至叶片调节机构(19)的机械连接的至少一个第三附接装置。轴承模块(50)组合成安装单元。

Description

用于调节水下发电设备中的转子叶片迎角的轴承模块
技术领域
示例性实施例涉及一种用于调节水下发电设备中的转子叶片迎角的轴承模块以及一种用于水下发电设备的制造方法。
背景技术
从海洋能量提取电流是目前的趋势。这里的流水驱动水下发电设备的转子叶片，并通过转子轴和连接在下游的发电机产生电流。
水下发电设备和潮汐发电设备制造商的要求之一是紧凑且高可靠性的叶片轴承和用于可在恶劣水下环境中使用的潮汐发电设备的密封解决方案。
发明内容
因此，需要一种用于水下发电设备的更可靠、更紧凑和更具成本效益的叶片轴承的概念。
根据独立权利要求的轴承模块、制造方法和水下发电设备满足了这一需要。
示例性实施例涉及一种用于水下发电设备中的转子叶片的旋转调节的轴承模块。轴承模块包括用于支撑转子叶片轴的至少两个轴承。在至少一些示例性实施例中，轴承模块还包括转子叶片轴本身、轴承壳体以及抵抗水的内外密封件。轴承模块还包括用于产生至转子叶片毂、至转子叶片和至叶片调节器的机械连接的附接装置。所提到的各个部件作为轴承模块组合成完整的安装单元，这使得可能进行低成本和低精力的安装、更换和维修。此外，由于组合成安装单元，可以实现更大的紧凑性和更好的密封效果。可以以减少的时间消耗来安装或更换安装单元。修理中心可能会发生简化维修，并且无需现场进行维修。此外，通过组装专家制造轴承模块可能发生在(防尘和防风雨)受到保护的环境中；轴承不需要现场组装。至少两个轴承可以实现高的轴向以及径向稳定性。
示例性实施例提供了一种用于调节水下发电设备中的转子叶片的迎角的轴承模块。所述轴承模块包括用于支撑转子叶片轴的至少两个轴承。所述至少两个轴承轴向地彼此间隔设置在所述转子叶片轴上。所述轴承模块还包括用于产生至转子叶片毂的机械连接的至少一个第一附接装置。所述轴承模块还包括用于产生至所述转子叶片的机械连接的至少一个第二附接装置。所述轴承模块还包括用于产生至叶片调节机构的机械连接的至少一个第三附接装置。所述轴承模块组合成安装单元。
在至少一些示例性实施例中，所述转子叶片的布置可以相对于转子叶片毂的旋转轴线沿径向方向设置在转子叶片毂外部。所述叶片调节机构可以相对于转子叶片毂的旋转轴线沿径向方向设置在转子叶片毂内部。为了调节转子叶片，所述转子叶片毂的旋转轴线和所述转子叶片轴的旋转轴线在方向上不同。所述轴承模块通过所述第二附接装置至所述转子叶片的机械连接经由所述转子叶片轴提供。所述轴承模块通过所述第三附接装置至所述叶片调节机构的机械连接经由所述转子叶片轴提供。通过将叶片调节机构设置在转子叶片毂内部，可以实现叶片调节机构免受外部影响，比如海水和腐蚀。转子叶片毂和转子叶片轴的旋转轴线之间的差异能够调节转子叶片的迎角，以便例如适应于从水下发电设备获得的功率。
在一个优选的示例性实施例中，轴承模块还包括轴承壳体。轴承模块通过所述第一附接装置至所述转子叶片毂的机械连接可以经由所述轴承壳体提供。在所述轴承壳体的孔与所述转子叶片轴之间存在中间空间。在示例性实施例中，所述至少两个轴承(滚动元件轴承或滑动轴承)设置在此处。在一些示例性实施例中，轴承壳体是轴承模块的外壳，并且可以将轴承模块组装成用于附接到叶片毂中的完整安装单元。
在一个优选的示例性实施例中，轴承模块还包括内密封系统和外密封系统。内密封系统在转子轴的旋转轴线的方向上更远地径向向内设置，并且例如仅与空气或气体撞击。例如，外密封系统相对于转子轴的旋转轴线更远地径向向外设置。外密封系统防止液体比如海水从外部进入轴承模块或进入叶片毂。内密封系统将润滑剂保持在轴承模块内。外密封系统还将润滑剂保持在轴承模块内部，并防止润滑剂逸出到周围的液体即水中。
在一些示例性实施例中，至少两个轴承可以包括一组滑动轴承和滚动元件轴承中的至少一个元件。所述滚动元件轴承例如可以基于一组圆锥滚子、滚筒滚子、球面轴承滚子、圆柱滚子、滚针和滚珠中的至少一个元件。所述至少两个轴承可以包括至少一个定位轴承和至少一个非定位轴承。所述至少两个轴承还可以对应于使用两个圆锥滚子轴承的经调节的轴承组件。在一些示例性实施例中，两个轴承可以允许少量的轴向和径向间隙，并为潮汐发电设备提供坚固的轴承系统。例如，这在潮汐流和水湍流强烈变化的情况下尤其有用，这可以产生长休息时段和具有小的迎角和接近运动的强烈振荡的载荷相。为了减少作用在毂上的弯曲力，圆锥滚子轴承组件可以实现减少变形并因此可以减少密封系统泄漏的刚性设计。
在一些示例性实施例中，外密封系统可以包括防腐蚀涂层。轴承模块还可包括用于防腐蚀的牺牲阳极。腐蚀保护可以增加轴承模块的使用寿命，并且可长时间使用而密封效果更好。
在一些示例性实施例中，外密封系统可以包括密封载体和可相对于转子叶片轴在径向方向上移动的密封唇。密封唇可相对于转子叶片轴以与径向方向成角度地设置。密封唇可沿径向方向在衬套上运行。由液体介质施加到密封唇上的压力可以相对于转子叶片轴在轴向和径向方向上传递到密封载体。因此，外密封系统可以例如降低密封唇在衬套上的按压力并减少磨损。
在至少一些示例性实施例中，轴承模块还包括状态监测系统，其配置为提供关于水进入的信息。因此，在转子叶片轮毂和水下发电设备损坏之前，状态监测系统可以例如提供关于由于进水而进行必要维护的信息。
示例性实施例还提供了一种用于水下发电设备的制造方法，包括将轴承模块安装为安装单元。可以以减少的时间消耗来安装和更换安装单元，并且可在维修中心进行简化维修，并且无需现场进行。此外，安装单元的制造可以在(防尘和防风雨)的环境中进行；轴承不需要现场组装。
示例性实施例进一步提供包括轴承模块的水下发电设备。作为安装单元的轴承模块可以以减少的时间消耗进行安装和更换，并且可以在维修中心进行简化维修，并且不需要在现场进行。
上述说明书、所附权利要求书和附图中公开的示例性实施例及其各自特征可以是有意义的，并且对于实现其各种设计中的示例性实施例而言单独地和以任何组合地实现。因此，附图示意性地示出了以下视图。
附图说明
图1示出了根据示例性实施例的用于调节水下发电设备中的转子叶片的迎角的轴承模块的示意图；以及
图2示出了根据其他示例性实施例的用于调节水下发电设备中的转子叶片的迎角的轴承模块的示意图，还包括内密封系统和外密封系统。
附图标记列表
1 转子叶片轴
2 内轴承
3 外轴承
4 轴承壳体
5 外密封系统
6 衬套
7 密封载体
8 至轴承壳体的连接
9 内密封系统
10 衬套内密封系统
11 内轴螺母/夹紧环
12 外轴螺母/夹紧环
13 内壳体盖
14 转子叶片毂
15 至转子叶片毂的外连接
16 至转子叶片毂的内连接
17 转子叶片
18 转子叶片轴与转子叶片之间的转子叶片连接
19 叶片调节机构
20 牺牲阳极
21 摩擦盘
50 轴承模块
100 水下发电设备
具体实施方式
在随附示图的以下描述中，相同的附图标记表示相同或相当的部件。此外，在示例性实施例或图示中，概括性附图标记用于出现多次的部件和对象，但是就一个或多个共同特征一起描述。使用相同或概括性附图标记描述的部件或对象可以相同地实现，但例如也可以就单个、多个或所有特征的尺寸而可选地不同，只要描述没有明确或隐含地另有说明。
图1示出了用于调节水下发电设备100中的转子叶片17的迎角的轴承模块50。轴承模块包括用于支撑转子叶片轴的至少两个轴承2、3。至少两个轴承2、3在转子叶片轴1上彼此轴向间隔开。轴承模块50包括用于产生至转子叶片毂14的机械连接的至少一个第一附接装置。轴承模块50还包括用于产生至转子叶片17的机械连接的至少一个第二附接装置。轴承模块50还包括用于产生至叶片调节机构19的机械连接的第三附接装置。水、潮汐或电流可以作用在转子叶片17上并在转子叶片毂14上产生扭矩，转子叶片毂14可连接到转子轴。
轴承模块50组合成安装单元。在图1中，第一、第二和第三附接装置被实施为螺钉或螺栓连接。可替代地，机械连接可以对应于粘合剂、焊接、螺钉、铆钉、夹具、夹子、闩锁连接和/或类似物。因此，第一、第二和第三附接装置也可以对应于部件的粘合剂、焊缝、螺钉、螺栓、铆钉、夹子或互补的干涉配合部件。
同样如图2所示，通过第一附接装置的机械连接被实施为至转子叶片毂14的外和内连接15、16。同样如图2所示，通过第二附接装置的机械连接被实施为在转子叶片轴1与转子叶片17之间的螺旋的转子叶片连接18。为了通过第二附接装置的机械连接的更高鲁棒性，此外，在一些示例性实施例中，还可以使用凸缘联接，例如经由摩擦盘21，这增加了机械连接内部的摩擦，因此可以实现更高的载荷和扭矩传递能力。因此，例如可以减轻连接。
在一些示例性实施例中，至少两个轴承2、3可以包括一组滑动轴承和滚动元件轴承中的至少一个元件。滚动元件轴承可以基于一组圆锥滚子、滚筒滚子、球面轴承滚子、圆柱滚子、滚针和滚珠中的至少一个元件。例如，至少两个轴承2、3可以包括至少一个定位轴承和至少一个非定位轴承。例如，至少两个轴承2、3可以对应于使用两个圆锥滚子轴承的经调节的轴承组件。
例如，用于至少两个轴承2、3的示例性轴承类型和组件是背对背布置的两个刚性圆锥滚子轴承、包括定位轴承和非定位轴承的两个刚性轴承(例如圆柱滚子轴承和成对的圆锥滚子轴承)或包括定位轴承和非定位轴承的两个柔性轴承(例如两个球面滚子轴承或球面滚子轴承与紧凑自对准轴承的组合)。
背对背布置的圆锥滚子轴承的预加载组件可以例如适应预定(例如预先计算)的轴承间隔，以便有效地承受从转子叶片17经由转子叶片轴1传递到转子叶片毂中的高冲击力和弯曲力矩。这里的圆锥滚子轴承是优选的示例性实施例，例如由于其支撑径向和轴向载荷的能力、与常规回转轴承相比它们的高紧凑性以及与枢转轴承相比的刚度，其优选地用于叶片轴承和方位角轴承并可减少轴承的轴向变形和倾斜。
在一些示例性实施例中，至少两个轴承的布置可以允许很小的间隙，并且因此为潮汐发电设备提供坚固的轴承系统。这是有用的，例如在高度变化的潮汐流和水湍流的情况下，其可以产生长的休息时段和具有小的迎角和接近运动的强振荡载荷相。为了减少作用在转子叶片毂14上的弯曲力，圆锥滚子轴承组件可以使刚性设计成为可能，从而减小变形，进而可以减少密封系统的泄漏。具有360°负载区域的预加载轴承组件可以帮助防止或减少单面装载和不希望的切槽。此外，轴承组件比如环形滚子轴承(英文CARB(环形滚子轴承))和双列圆锥滚子轴承(英文DRTRB(双列圆锥滚子轴承))或圆柱滚子轴承(英文CRB圆柱滚子轴承)以及DRTRB是可能的示例性实施例。
至少两个轴承2、3可以例如是油或润滑脂润滑的；这可以取决于个人要求、设计和经验。油润滑的轴承可以例如需要更复杂的密封。轴承模块50可以在第一次使用之前进行预润滑。随着更长的操作时间，轴承模块50还可以包括润滑系统。例如，轴承模块50可以配备有自动润滑脂再润滑系统。
在至少一些示例性实施例中，转子叶片17相对于转子叶片毂14的旋转轴线在径向方向上的布置在转子叶片毂14的外部。叶片调节机构19的布置可以相对于转子叶片毂14的旋转轴线沿径向方向设置在转子叶片毂14的内部。转子叶片毂14的旋转轴线和用于调节转子叶片17的转子叶片轴1的旋转轴线在这里可以在方向上不同。例如，转子叶片毂14的旋转轴线和转子叶片轴1的旋转轴线可以基本上彼此正交。例如，旋转轴线可以从正交偏离0°至25°。轴承模块50通过第二附接装置至转子叶片17的机械连接可以例如经由转子叶片轴1提供。轴承模块50通过第三附接装置至叶片调节机构19的机械连接可以经由转子叶片轴1提供。例如，叶片调节机构19可以通过第三附接装置机械地连接到转子叶片轴1，例如经由调节齿轮箱(俯仰驱动)、挺杆、电动或液压轮毂圆筒。例如，叶片调节机构19可以通过合适的机构实现在0°和90°之间的范围内。例如，包括大齿轮和驱动小齿轮轴、偏心凸轮和调节圆筒(液压、电动)或杠杆接头的齿轮适合于此目的。
图2示出了其他示例性实施例。在该示例性实施例中，示例性轴承模块150包括对应于至少两个轴承2、3的内轴承2和外轴承3、轴承壳体4、用于密封海水的外密封系统5、衬套6、密封载体7、至轴承壳体4的连接8、内密封系统9、用于内密封系统9的其他衬套10、轴螺母或夹紧环11、外轴螺母或夹紧环12以及外壳盖13。
在一个优选的示例性实施例中，轴承模块50还包括轴承壳体4和转子叶片轴1。通过第一附接装置将轴承模块50机械连接到转子叶片毂可以经由轴承壳体4提供。这里轴承壳体4可以与转子叶片轴1形成轴承中间空间。至少两个轴承2、3可以设置在转子叶片轴1与轴承壳体4之间。例如，轴承壳体4可以关于转子叶片轴的旋转轴线至少部分地沿径向包括和/或包围转子叶片轴1。例如，轴承壳体可以包括腐蚀减少或腐蚀抑制保护层。在至少一些示例性实施例中，轴承模块50还可以包括例如牺牲阳极20，以便减少或抑制轴承壳体或密封系统的腐蚀。
图1的轴承壳体4保持连接到转子叶片轴1和内密封系统9和外密封系统5的两个轴承，所述系统可被凸缘到外轴承3上。轴承组件可以使得轴承模块50可以简单快速地安装到毂14上或从毂14上拆卸并便于维修。例如，这可以通过作为连接15、16的凸缘螺纹连接来实现，作为与接触定心表面结合的第一附接装置。此外，轴承壳体4可以包括用于简化的起重机组件的提升装置或提升螺纹，以便于安装和拆卸。此外，轴承壳体4或轴承模块50可以配备有用于状态测量的传感器，例如振动传感器，例如温度传感器，例如用于轴承监测的应变仪。此外，传感器(湿度传感器或填充液位传感器)可以测量渗透液体。
在至少一些示例性实施例中，轴承模块50还可以包括内密封系统9和外密封系统5。例如，内密封系统可以相对于转子叶片毂14的旋转轴线比至少两个轴承2、3更远地径向向内设置。外密封系统10可以相对于转子叶片毂14的旋转轴线比至少两个轴承2、3更远地径向向外设置。
在至少一些示例性实施例中，外密封系统5可以包括防腐蚀涂层。例如，外密封系统5可以配置为减少或抑制海水渗透到轴承模块中。外密封系统可以例如包括沿径向方向在衬套6上延伸并密封其的一个或多个密封唇。衬套6可以例如用作一个或多个密封唇的硬化相对运行表面，并且在一些示例性实施例中具有防腐蚀保护。在一些示例性实施例中，外密封系统5可以例如包括相对于转子叶片轴1在径向方向上可移动的密封载体7和密封唇。
密封唇可以相对于转子叶片轴1以与径向方向成角度地设置。密封唇可沿径向方向在衬套6上延伸。由液体介质施加在密封唇上的压力可以相对于转子叶片轴1在轴向和径向方向上传递到密封载体7。例如，密封载体7可以具有经由第四附接装置8而至轴承壳体4的机械连接。第四附接装置可以是例如螺钉或螺栓连接。
在转子叶片毂内的内轴承2的位置处，例如可以安装抵靠内衬套10的内密封系统9，以将润滑剂保持在轴承系统内部。内密封系统9可以例如是由密封载体保持的更简单的唇形密封件。例如，可以提供包括腐蚀保护层的硬化内层，作为密封唇的相对表面。轴承壳体4和也可以连接到转子叶片毂14的密封载体7可以将外圈固定在轴向方向上，并且例如另外保持内部密封。两个轴承的内圈的轴向固定可以例如由内轴螺母或夹紧环11和/或外轴螺母或夹紧环12和外密封系统5提供。
例如，轴承模块可以经由螺钉连接安装在转子毂中作为预组装的轴承筒。例如，外部部件(例如比如至转子叶片的凸缘连接)、外密封系统5(主要水封)和轴承壳体可被防止腐蚀，例如通过腐蚀-保护涂层、牺牲阳极或这两者。
在一些示例性实施例中，轴承模块50还可以包括状态监测系统，其配置为提供关于水进入的信息。这可以例如通过与相应的压力或填充水平传感器结合的结构中的排水孔来实现。
轴承模块50还可以包括其他状态监测系统，其可以测量例如在两个轴承位置处的振动、噪声和温度。
相应的传感器可以是例如湿度传感器、水进入传感器、振动传感器、地震仪、温度传感器或噪声传感器。用于水进入的传感器或湿度传感器例如也可以包括在轴承模块50中，以便识别从外部渗透的水，其可以渗入轴承和轴承壳体。轴承模块50还可以包括排水槽，以便收集渗透的水。此外，轴承模块50可以包括泵，其例如从排水槽移除渗透的水。
在一些示例性实施例中，轴承模块50还可以包括传输模块，其可以提供水下发电设备100的监测单元的状态监测系统和/或其他状态监测系统的测量数据，例如通过无线或有线连接。根据关于振动、噪声测量或水进入的数据，监测单元然后可以分析维护或更换是否可行。
例如，轴承模块50可以用作潮汐发电设备的紧凑的叶片轴承单元。在至少一些示例性实施例中，轴承模块50可以包括以下特征：
■轴承模块50可以例如以各种尺寸和配置提供，以便与各种涡轮机性能等级一起使用。
■与传统的例如多部件解决方案相比，在一些示例性实施例中，关于紧凑性、刚度和重量，改进了轴承模块设计。
■在一些示例性实施例中，轴承模块50配置为处理具有小的迎角和振动运动的长休息时段和强振荡负载相。例如，轴承模块50可以配置成使得能够以几分之一秒的速度调节迎角。
■在一些示例性实施例中，与具有大直径的常规大型滚动元件轴承相比，轴承模块50可以具有成本和尺寸优势。
■轴承模块50可以例如对应于预组装的单元，用于简单快速的涡轮机安装、维修和更换。例如，轴承模块50的组装可以由高度干净的工作区域中的专家进行。
■在一些示例性实施例中，防腐蚀保护可以使轴承模块50能够在海水中使用。
■在一些示例性实施例中，使用特殊的耐压密封系统可以使轴承模块50能够在达80m的深度处使用。
■在至少一些示例性实施例中，轴承模块50具有用于轴向和径向载荷的高容量。
■轴承模块50可以轴向和径向预加载而没有间隙，以便支撑振动和突然的载荷。
在一些示例性实施例中，可以尽可能地精确调节至少两个轴承2、3和密封系统5、9，以便防止或减小密封件上的偏心负载。
其他示例性实施例是用于水下发电设备100的涡轮机，其包括轴承模块50。涡轮机可以包括例如至少两个转子叶片，其中至少两个转子叶片经由至少两个轴承模块50而被支撑。
图1还示出了水下发电设备100的示例性实施例的框图，其包括轴承模块50。例如，水下发电设备可以包括一个或多个涡轮机，其中涡轮机可以包括至少两个转子叶片，其包括至少两个轴承模块50。
示例性实施例还提供了一种用于水下发电设备100的制造方法，包括将根据前述权利要求中任一项所述的轴承模块50安装为安装单元。例如，安装到水下发电设备的涡轮机的转子叶片毂14中可以经由过盈配合或摩擦配合进行，例如通过使用螺钉连接15、16。
所有部件的设计和可控的制造、组装和测试都可能使轴承模块50在其操作现场比常规解决方案更加坚固，这使得能够进行更可靠的操作。
至少一些示例性实施例可以更加经济地制造，因为不同单元的部件可能更加的相似，这使得尺度效应成为可能，即使对于单独适应的单元。
在示例性实施例中，轴承模块50可以容易地接近和拆卸，这使得维护和修理能够更加简单和降低成本。整体的方法使得在维修中心修理成为可能，这可以使得更换单元和部件的中央存储成为可能。
示例性实施例例如可以基于整体的设计和制造方法。它们可以通过部件的智能集成实现紧凑。轴承模块50可以例如作为来自单个制造商的承包系统被提供。轴承模块50可以简单地更换磨损或损坏的部件，并且是比常规系统更具成本效益的解决方案。
在前面的描述、所附权利要求书和附图中公开的特征可以是有意义的，并且可以单独地实现以及用于实现其各种设计中的示例性实施例的任何组合来实现。
尽管已经在设备的上下文中描述了本发明的一些方面，但应当理解的是，这些方面也表示相应方法的描述，使得设备的块或组件还可被理解为相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地，已经在方法步骤或作为方法步骤的上下文中描述的方面还表示相应设备的相应块或细节或特征的描述。
上述示例性实施例仅表示本发明原理的说明。应当理解，本文所描述的这些布置和细节的修改和变化将由本领域技术人员推导出来。因此，本发明旨在仅由以下专利权利要求书的范围限制，而不是通过参考示例性实施例的描述和说明在本文中给出的具体细节来限制。

Claims (10)

1.一种用于调节水下发电设备(100)中的转子叶片(17)的迎角的轴承模块(50)，包括：
用于支撑转子叶片轴(1)的至少两个轴承(2、3)，其中，所述至少两个轴承(2、3)轴向地彼此间隔设置在所述转子叶片轴上；
用于产生至转子叶片毂(14)的机械连接的至少一个第一附接装置；
用于产生至所述转子叶片(17)的机械连接的至少一个第二附接装置；以及
用于产生至叶片调节机构(19)的机械连接的至少一个第三附接装置；
外密封系统(5)，所述外密封系统(5)包括密封载体(8)和相对于所述转子叶片轴(1)在径向方向上移动的密封唇；
其中，所述轴承模块(50)组合成安装单元。
2.根据权利要求1所述的轴承模块(50)，
其中，所述转子叶片(17)的布置相对于转子叶片毂(14)的旋转轴线沿径向方向设置在转子叶片毂(14)外部，并且所述叶片调节机构(19)相对于转子叶片毂(14)的旋转轴线沿径向方向设置在转子叶片毂(14)内部，
其中，为了调节转子叶片(17)，所述转子叶片毂(14)的旋转轴线和所述转子叶片轴(1)的旋转轴线在方向上不同，
其中，所述轴承模块(50)通过所述第二附接装置至所述转子叶片(17)的机械连接经由所述转子叶片轴(1)提供，以及
其中，所述轴承模块(50)通过所述第三附接装置至所述叶片调节机构(19)的机械连接经由所述转子叶片轴(1)提供。
3.根据权利要求2所述的轴承模块(50)，还包括轴承壳体(4)，
其中，所述轴承模块(50)通过所述第一附接装置至所述转子叶片毂(14)的机械连接经由所述轴承壳体(4)提供，
其中，所述轴承壳体(4)与所述转子叶片轴(1)形成轴承中间空间，
并且其中，所述至少两个轴承(2、3)设置在所述转子叶片轴(1)与所述轴承壳体(4)之间。
4.根据权利要求2或3所述的轴承模块(50)，还包括：
内密封系统(9)；和
其中，所述内密封系统(9)相对于所述转子叶片毂(14)的旋转轴线比所述至少两个轴承(2、3)更远地径向向内设置，
并且其中，所述外密封系统(5)相对于所述转子叶片毂(14)的旋转轴线比所述至少两个轴承(2、3)更远地径向向外设置。
5.根据前述权利要求4所述的轴承模块(50)，
其中，所述至少两个轴承(2、3)包括一组滑动轴承和滚动元件轴承中的至少一个元件，其中，所述滚动元件轴承基于一组圆锥滚子、滚筒滚子、球面轴承滚子、圆柱滚子、滚针和滚珠中的至少一个元件，
和/或其中，所述至少两个轴承(2、3)包括至少一个定位轴承和至少一个非定位轴承，
和/或其中，所述至少两个轴承(2、3)对应于使用两个圆锥滚子轴承的经调节的轴承组件。
6.根据权利要求5所述的轴承模块(50)，
其中，所述外密封系统(5)包括防腐蚀涂层，
或其中，所述轴承模块(50)还包括用于防腐蚀的牺牲阳极。
7.根据权利要求6所述的轴承模块(50)，
其中，所述密封唇相对于所述转子叶片轴(1)以与径向方向成角度地设置，并且其中，所述密封唇沿径向方向在衬套(6)上延伸，并且其中，由液体介质施加在所述密封唇上的压力可相对于转子叶片轴(1)在轴向和径向方向上传播到所述密封载体(8)。
8.根据前述权利要求1所述的轴承模块(50)，
还包括状态监测系统，其配置为提供关于水进入的信息。
9.一种用于水下发电设备(100)的制造方法，包括将根据前述权利要求中任一项所述的轴承模块安装为安装单元。
10.一种水下发电设备(100)，包括根据前述权利要求中任一项所述的轴承模块。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019210482A1 (de) * 2019-07-16 2021-01-21 Aktiebolaget Skf Rotorwelleneinheit
CA3154205A1 (en) * 2019-09-12 2021-03-18 Hangzhou Lhd Institute Of New Energy, Llc Sealing system of ocean power generation device
US11378491B2 (en) * 2020-04-03 2022-07-05 Itt Manufacturing Enterprises Llc Bearing frame monitoring system
CN114109698B (zh) * 2021-11-03 2023-12-19 江苏科技大学 一种主被动平衡式漂浮型水轮机实验装置及其主动平衡控制方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1837568A (en) * 1923-04-14 1931-12-22 Moody Lewis Ferry Hydraulic turbine
US3936224A (en) * 1974-07-25 1976-02-03 Nordquist Oscar M Power turbine
US5660527A (en) 1995-10-05 1997-08-26 The Wind Turbine Company Wind turbine rotor blade root end
US7331761B2 (en) * 2005-11-10 2008-02-19 Kaydon Corporation Wind turbine pitch bearing and method
CA2724702C (en) * 2008-04-14 2014-09-02 Atlantis Resources Corporation Pte Limited Central axis water turbine with rearwardly raked/tilted blades
GB0818466D0 (en) * 2008-10-08 2008-11-12 Blade Dynamics Ltd A wind turbine rotor
CA2645236A1 (en) * 2008-11-03 2010-05-03 Imad Hamad Submersed turbine bearings
DE102010019769A1 (de) * 2010-05-07 2011-11-10 Schottel Gmbh Verstelleinrichtung für eine Turbine
ES2539159T3 (es) * 2010-09-30 2015-06-26 The Timken Company Sistema de montaje de palas de turbinas eólicas
US20110142618A1 (en) * 2010-10-29 2011-06-16 Bradley Graham Moore Wind turbine pitch assembly enclosure system
DE102014210129A1 (de) 2014-05-27 2015-12-03 Aktiebolaget Skf Dichtungsvorrichtung und Verfahren zum Abdichten in einem flüssigen Medium
DE102015209428B4 (de) 2015-05-22 2023-01-05 Aktiebolaget Skf Dichtungsanordnung zum Abdichten eines Raumes zwischen einem Gehäuse und einem Bauteil gegen ein flüssiges Medium und Turbinennabe

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