CN108488027A - 一种潮流能中空轴发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潮流能中空轴发电机，包括中空轴轴向通路机构和穿线管轴向通路机构，发电机机座两端分别设有宽的法兰盘，两个法兰盘上分别设有轴向对应的通孔，穿线管轴向通路机构包括设置在两个轴向对应通孔之间的穿线管和设置在穿线管两端头的格兰头，穿线管的端头伸入通孔的长度大于等于2mm，格兰头伸入通孔的部分与通孔内壁螺纹连接。本发明利用发电机转轴、法兰盘的有限空间，将转轴设计为中空结构，内部增加空心轴，利用空心轴轴承实现旋转部件转轴与静止部件空心轴之间的连接。同时，在较宽的法兰面上设置若干个轴向贯穿发电机的穿线管通路，两端加装格兰头，实现线缆、管路的分开布置及强弱电分离布局，保证了线缆、管路布置的可靠性。

Description

一种潮流能中空轴发电机

技术领域

本发明涉及采用子部件独立密封的潮流能发电机组中发电机技术领域，特别是涉及一种潮流能中空轴发电机。

背景技术

目前，潮流能发电技术正在向大功率机型方向发展，随着机组功率的增大，由于密封技术、机组整体稳定性、成本等方面的影响，原有小型潮流能发电机采用的机舱整体密封结构已经不适用，现阶段较为流行的方式为采用子部件独立密封结构，如附图1所示。

对于现有的各子部件独立密封的潮流能发电机组，如沿用原有的整体密封结构的布线、布管方式，势必会增加机组外部的水下布线/管，其密封性能、结构强度、接口可靠性等方面技术难度都很大，实现困难。而针对现有的各子部件独立密封的潮流能发电机组，其主控系统与传动链上各部件间的强、弱电线路、管道只能沿机组轴向穿过各子部件，而且要做到强、弱电分离。为满足此要求，现有的旋转机械内部轴向过线方法多采用空心轴结构，但对于潮流能发电机10来说，其位置处于机组中后部，如附图1所示，机组前部的变桨12、齿轮箱13等大部件的辅助电源、测量信号等线路以及部分液压、冷却系统管路均需要穿过发电机10到达尾舱11，而发电机10本身由于受到成本、电磁方案、整机体积及重量等方面的限制，空心轴内部截面面积又有限，在保证强、弱电分离的基本前提下，布置空间无法满足通过全部线缆、管路的要求。

由此可见，上述现有的潮流能发电机在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的潮流能中空轴发电机，使其既满足机组前端全部线缆、管路穿过该发电机，又满足强、弱电分离的要求，成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种潮流能中空轴发电机，使其既满足机组前端全部线缆、管路穿过该发电机，又满足强、弱电分离的要求，从而克服现有的潮流能发电机的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种潮流能中空轴发电机，包括中空轴轴向通路机构和穿线管轴向通路机构，所述发电机机座两端分别设有宽的法兰盘，两个所述法兰盘上分别设有轴向对应的通孔，所述穿线管轴向通路机构包括设置在所述两个轴向对应通孔之间的穿线管和设置在所述穿线管两端头的格兰头，所述穿线管的端头伸入所述通孔的长度大于等于2mm，所述格兰头伸入所述通孔的部分与所述通孔内壁螺纹连接。

作为本发明的一种改进，所述法兰盘上的通孔设置在法兰盘把合螺孔与发电机机座主体之间。

进一步改进，所述穿线管轴向通路机构还包括穿线管支架，所述穿线管支架上设有用于穿过所述穿线管的穿孔，所述穿线管支架固定在所述发电机机座主体外侧壁上。

进一步改进，所述穿线管轴向通路机构中包括多个所述穿线管支架。

进一步改进，所述发电机机座主体外周包括多个平行设置的所述穿线管轴向通路机构。

进一步改进，所述发电机机座主体外周设有8个均匀分布的所述穿线管轴向通路机构。

进一步改进，所述中空轴轴向通路机构包括空心轴、空心轴轴承和空心转轴，所述空心转轴为所述发电机的中心转轴，所述空心轴通过空心轴轴承设置在所述空心转轴内部。

进一步改进，所述空心转轴的内径较空心轴的外径大于至少1mm。

进一步改进，所述空心转轴的端部内侧设有沉孔，所述空心轴的端部外侧设有与所述沉孔底部相平的轴承档台，所述空心轴轴承通过与所述沉孔和轴承档台的卡合设置在所述空心轴和空心转轴之间。

进一步改进，所述空心转轴的两端面上均设有用于安装空心轴轴承外盖的螺纹孔。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

本发明通过加大发电机机座法兰的直径，在前后两个法兰之间设置穿线管轴向通路，再通过设置中空轴轴向通路机构，增大了机组电缆过线孔的总面积，同时利用不同位置的轴向通路，实现了强弱电及不同信号的分开布置，保证了线缆、管路布置的可靠性。

本发明针对各部件独立密封的潮流能发电机组轴向管线布置的需求，通过设计独立的轴向通路，在不增加机组外部专用管线通路防护装置的前提下，实现机组前端管线沿轴向穿过发电机的管线可靠布置。整个设计结构简单、易于实现，可靠性高，较之与在水下环境中设置机组外部专用通路，成本大大降低。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是现有子部件独立密封的潮流能发电机的结构示意图。

图2是本发明潮流能中空轴发电机的结构示意图。

图3是本发明潮流能中空轴发电机纵向剖面示意图。

图4是图3中A部分的放大示意图。

图5是图3中B部分的放大示意图。

其中，1-机座法兰面，2-穿线管，3-机座，4-穿线管支架，5-格兰头，6-空心轴轴承，7-空心轴，8-空心转轴，10-发电机，11-尾舱，12-叶轮，13-齿轮箱。

具体实施方式

本发明是针对现有采用各部件独立密封方式的潮流能发电机组，在传动链上发电机内部进行电缆、管路布置空间有限问题的改进，以及无法实现强弱电分离问题的改进，具体方案如下。

参照附图2至5所示，本发明潮流能中空轴发电机，包括中空轴轴向通路机构和穿线管轴向通路机构，其中，中空轴轴向通路机构设置于发电机的中心，穿线管轴向通路机构设置于发电机机座主体的外周。

具体的，该中空轴轴向通路机构包括空心轴7、空心轴轴承6和空心转轴8。该空心转轴8即为该发电机的中心转轴，与传统发电机转轴的基本功能相同。本实施例中该空心转轴8采用中空结构的金属轴，材质采用铸铁、锻钢、铸钢，优选锻钢材质。

该空心轴7通过空心轴轴承6设置在该空心转轴8的内部。该空心转轴8的内径较空心轴7的外径大于至少1mm。具体的，该空心转轴8的端部内侧设有沉孔，该空心轴7的端部外侧设有与该沉孔底部相平的轴承档台，该空心轴轴承6通过与该沉孔和轴承档台的卡合设置在该空心轴7和空心转轴8之间。该空心轴轴承6的主要作用是连接静止的空心轴7和旋转的空心转轴8，对空心轴7进行支持。该空心轴轴承6在发电机驱动端及非驱动端至少各设置一个，对空心轴7起到两端稳定支撑的作用。这样该空心轴7在发电机高速运行过程中保持静止，以防止线缆发生扭曲、损坏，为潮流能机组前端的线缆通过发电机连接到机组尾舱提供通道和防护。

本实施例中该空心轴7采用金属空心管，材质为铸铁、锻钢、铸钢，优选锻钢材质。该空心轴轴承6可采用普通的旋转机械常用轴承，如单列深沟球轴承、圆柱滚子轴承或两种轴承的组合，优选单列深沟球轴承，以保证机组正常运行过程中，空心轴轴承对空心轴径向及轴向的可靠固定。

还有，该空心转轴8的两端端面上均设有螺纹孔，用于安装空心轴轴承6的外盖。

该中空轴轴向通路机构的安装步骤为：

a)空心转轴8作为发电机的转轴，安照常规的发电机装配方式完成装配。

b)空心轴7穿过空心转轴8，两空心管保持同心。

c)空心轴轴承6安装在空心轴7两端的轴承档台上，空心轴轴承6内径与空心轴外径相匹配。

d)空心轴轴承6整体位于空心转轴8两端面的沉孔内，空心轴轴承6的外径与空心转轴8内径相匹配。

e)空心转轴8端面外侧安装由空心轴轴承外盖，并用紧固件固定，则形成完整的轴承结构。

本实施例中该穿线管轴向通路机构设置于发电机机座3主体的外周，该发电机机座3两端分别设有宽的法兰盘1，两个该法兰盘1上分别设有轴向对应的通孔，该法兰盘1上的通孔具体设置在法兰盘把合螺孔11与发电机机座3主体之间。

该穿线管轴向通路机构包括设置在该两个轴向对应通孔之间的穿线管2和设置在该穿线管2两端头的格兰头5。该穿线管2的外径与机座法兰盘面上的通孔直径相匹配，可以插入通孔内。该穿线管2的长度根据机座两法兰盘1间距确定，保证穿线管2可同时插入两端法兰盘面的通孔中，该穿线管2的端头伸入该通孔的长度应大于等于2mm，该格兰头5伸入该通孔的部分与该通孔内壁螺纹连接，则两个格兰头5将穿线管2紧固密封在两个法兰盘1之间。

为了提高该穿线管的稳固性，该穿线管轴向通路机构还包括穿线管支架4。该穿线管支架4上设有用于穿过该穿线管2的穿孔，该穿线管支架4固定在该发电机机座3主体外侧壁上。该穿线管支架4的数量可根据机座长度设置，较优为一根穿线管2上可设置三个该穿线管支架4。

进一步改进，该发电机机座3主体外周设有8个均匀分布的该穿线管轴向通路机构，即8个平行设置的穿线管，这样该发电机具有9个穿线、穿管的轴向通路，既能解决现有发电机穿线、穿管空间有限的问题，又能实现强弱电的分离布置，利于现有潮流能传动链上发电机轴向穿线、穿管通路结构的实现。当然，该穿线管2、格兰头5和穿线管支架4的位置，可根据机组穿线的需求，也可采用非均匀布置，数量也根据实际需要进行调整，并不局限于本实施例中所示数量及位置。

本实施例中该穿线管2采用金属质地的空心圆管，材质为铸铁、锻钢、铸钢、不锈钢，优选不锈钢材质。该格兰头5采用工业上常用的线缆固定接头，材质为尼龙、铜、普通钢、不锈钢，优选不锈钢材质。该穿线管支架4采用金属材质，其底部焊接在机座主体部分，该穿线管支架4上的穿孔直径与穿线管2外径相匹配，可保证穿线管的顺利穿过。

该穿线管轴向通路机构的安装步骤为：

a)穿线管支架4与机座3的主体圆筒部分采用焊接方式连接。

b)穿线管2穿过穿线管支架4上的穿孔以及两边的机座法兰盘1上的通孔，并与穿线管支架4、机座法兰盘1采用焊接方式连接。

c)格兰头5与机座法兰盘1上穿有穿线管2的通孔采用螺纹方式连接，即完成穿线管轴向通路机构的安装。

本发明利用发电机转轴、法兰盘的有限空间，将转轴设计为中空结构，内部增加管线布置专用的空心轴，利用空心轴轴承实现旋转部件转轴与静止部件空心轴之间的连接。同时，在较宽的法兰面上设置若干个轴向贯穿发电机穿线管通路，两端加装格兰头，实现线缆、管路的分开布置及强弱电分离布局，保证了线缆、管路布置的可靠性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种潮流能中空轴发电机，其特征在于，包括中空轴轴向通路机构和穿线管轴向通路机构，所述发电机机座两端分别设有宽的法兰盘，两个所述法兰盘上分别设有轴向对应的通孔，所述穿线管轴向通路机构包括设置在所述两个轴向对应通孔之间的穿线管和设置在所述穿线管两端头的格兰头，所述穿线管的端头伸入所述通孔的长度大于等于2mm，所述格兰头伸入所述通孔的部分与所述通孔内壁螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的潮流能中空轴发电机，其特征在于，所述法兰盘上的通孔设置在法兰盘把合螺孔与发电机机座主体之间。

3.根据权利要求1所述的潮流能中空轴发电机，其特征在于，所述穿线管轴向通路机构还包括穿线管支架，所述穿线管支架上设有用于穿过所述穿线管的穿孔，所述穿线管支架固定在所述发电机机座主体外侧壁上。

4.根据权利要求3所述的潮流能中空轴发电机，其特征在于，所述穿线管轴向通路机构中包括多个所述穿线管支架。

5.根据权利要求2所述的潮流能中空轴发电机，其特征在于，所述发电机机座主体外周包括多个平行设置的所述穿线管轴向通路机构。

6.根据权利要求5所述的潮流能中空轴发电机，其特征在于，所述发电机机座主体外周设有8个均匀分布的所述穿线管轴向通路机构。

7.根据权利要求1至6任一项所述的潮流能中空轴发电机，其特征在于，所述中空轴轴向通路机构包括空心轴、空心轴轴承和空心转轴，所述空心转轴为所述发电机的中心转轴，所述空心轴通过空心轴轴承设置在所述空心转轴内部。

8.根据权利要求7所述的潮流能中空轴发电机，其特征在于，所述空心转轴的内径较空心轴的外径大于至少1mm。

9.根据权利要求8所述的潮流能中空轴发电机，其特征在于，所述空心转轴的端部内侧设有沉孔，所述空心轴的端部外侧设有与所述沉孔底部相平的轴承档台，所述空心轴轴承通过与所述沉孔和轴承档台的卡合设置在所述空心轴和空心转轴之间。

10.根据权利要求9所述的潮流能中空轴发电机，其特征在于，所述空心转轴的两端面上均设有用于安装空心轴轴承外盖的螺纹孔。