CN110118146A - 密封轴承模块 - Google Patents

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Abstract

一种用于潮汐涡轮机的密封轴承模块(1)，该潮汐涡轮机包括毂(2)和至少一个转子叶片，该密封轴承模块(1)包括内环(4)和外环(6)以及用于对轴承模块(1)进行密封的密封系统(10)，其中外环(6)包括用于直接将外环(6)附接到毂(2)的轴向延伸孔(12)，且内环(4)包括用于将内环(4)附接到转子叶片的轴向延伸孔(14)。

Description

密封轴承模块
技术领域
本发明涉及根据权利要求1前序部分的用于潮汐涡轮机的密封轴承模块。
背景技术
目前，轴承组件作为独立部件供应并在潮汐涡轮机中现场安装和组装。这里，独立元件通常仅在现场密封。因为在水下使用潮汐涡轮机，所以轴承的密封程度尤其重要，因为长期来看水分会非常容易地进入并损坏轴承。在将轴承组件安装到潮汐涡轮机中之后，轴承的密封程度必须因此进行测试。因为在潮汐涡轮机上而不是在轴承的制造期间执行测试，所以这涉及很大的花费。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种轴承组件，其中可简化用于密封程度测试。
该目的是通过根据权利要求1的密封轴承模块实现的。
密封轴承模块可设置在潮汐涡轮机的转子叶片和毂之间。出于该目的，轴承模块包括内环和外环。进而，轴承模块包括用于对轴承模块进行密封的密封系统。
目前，轴承组件作为独立部件供应并在潮汐涡轮机中现场安装。具体说，轴承环分别附接到毂并附接到转子叶片。整个轴承随后与外界密封并在安装之后针对密封程度进行测试。
为了避免现场这种测试，所提出的轴承模块作为一完整系统提供，并可安装在处于已组装状态的潮汐涡轮机中(包括密封系统)。出于该目的，轴承在外环中包括轴向延伸的孔，用于直接将外环附接到毂。这里，优选从毂侧实施附接。内环还包括用于附接内环的轴向延伸孔。
内环的孔和外环的孔可围绕内环和外环周向地分布。孔优选均匀分布。
轴承模块可通过作为一个整体从毂侧附接到潮汐涡轮机中而插入其中且可安装在其中。以此方式，提供一种即插即用方案，其可容易地整合到潮汐涡轮机中。这减少安装中可能存在的错误。进而，可在制造过程期间提前执行例如针对密封程度的必要测试。
密封系统一方面用于让轴承相对于海水密封而另一方面用于保持轴承中的润滑剂。密封系统因此设置在外环/内环和转子叶片之间，因为海水可从转子叶片侧渗入。
轴承可以是滚子轴承。单排或双排四点接触球轴承、交叉滚子轴承、圆锥滚子轴承或三环轴承可用作滚动元件轴承。轴承的滚子或球可通过窗型保持器(window-type cage)彼此分离。根据一个实施例，外环因此是分开的外环。
内环可直接附接到转子叶片。替换地，内环可经由间隔环附接到转子叶片。如果内环直接附接到转子叶片，则内环将在其轴向延伸方面比外环更大，以便允许连接到转子叶片。这可通过使用间隔环避免，间隔环允许内环朝向转子叶片轴向延伸。间隔环和内环可彼此连接，例如，经由螺纹连接。
为了实现密封系统的简单更换，密封系统可拆卸地直接设置在外环和内环上。以此方式，甚至在轴承模块安装在潮汐涡轮机中之后，密封系统也可被去除且更换。这里，密封系统优选设置在与毂相反的外环侧。
密封系统可包括滑动表面，该滑动表面径向围绕内环或间隔环。滑动表面可用不锈钢制造，特别是铬钢。为了将内环密封，密封件可设置在滑动表面和内环或间隔环之间。该密封例如可通过O型环实现，该O型环设置在滑动表面和内环或间隔环之间。
密封系统优选包括多个密封单元。这里，每一个密封单元包括密封载体环和密封唇部。这里，密封唇部邻接抵靠滑动表面且每一个设置在密封载体环中。各密封载体环沿轴向方向相对于滑动表面设置为彼此邻近。这里，两个密封载体环总是可以使用附接器件彼此附接，例如使用螺纹连接。这里，附接器件可相对于彼此沿轴向取向周向地偏移。
密封唇部可用橡胶或聚氨酯材料制造。优选使用的材料包括自润滑材料且适于用在海水中。在聚氨酯材料(塑料)制造的密封唇部的情况下，自润滑是通过在制造过程中嵌入到塑料中的固体润滑剂(碳)实现的。
密封载体环可包括不锈钢或铸铁，例如，灰铸铁。此外，密封载体环的表面可被腐蚀保护层保护。腐蚀保护层例如可包括锌且可实施为漆或镀锌层。在使用铸铁时，可使用牺牲阳极以便避免或至少延迟铸铁的腐蚀。
密封系统可包括朝向外环的密封单元，该密封单元直接设置在外环上。与其他密封单元比较，该密封单元可沿径向方向较大且其尺寸对应于外环。
根据一个实施例，密封系统包括用作密封覆盖件的密封单元，用于密封系统的轴向相反侧。密封覆盖件将密封系统相对于转子叶片关闭。其他密封单元在外环上设置在密封覆盖件和密封单元之间。
滚动元件轴承和密封系统之间的径向跳动(runout)的偏差被减小到最大程度。通过与该最大程度符合的密封滑动表面和密封唇部的旋转轴线而优化径向跳动。枢转或旋转运动期间，所有密封唇部的恒定径向变形由此被避免，且减少密封唇部的磨损。
密封覆盖件还可包括不锈钢或铸铁。此外，密封覆盖件的表面可被腐蚀保护层(例如锌层)保护。
由于密封单元彼此邻近轴向设置的这种布置方式，可以以简单的方式更换密封单元。出于该目的，仅需要去除密封覆盖件，且随后可更换第一密封单元。如果多于一个的密封单元要被更换，则第一密封单元和第一密封单元之后的其他密封单元可被更换。
如果密封载体环或密封唇部具有不同宽度，则通过更换多个密封单元，它们可被以不同顺序重新安装，使得重新安装之后，密封载体环或密封唇部位于与之前相比不同的路径上。以此方式，滑动表面的磨损可分布均匀。可由于密封唇部抵靠滑动表面的压力而发生滑动表面的磨损。
根据一个优选实施例，设置五个密封单元。第一四个密封单元用于让轴承抵抗海水进行密封。首先，在此处，第一最外密封单元(即密封覆盖件)进行密封。在第一密封单元或其密封唇部磨损时，即，在其不再能挡住海水时，第二到第四密封唇部用作随后的抵抗海水进入的密封件。以此方式，使用一种密封系统，其除了主密封唇部外包括其他备用密封唇部。最内的第五密封唇部(即最靠近外环设置的密封唇部)用于保持轴承中的润滑剂。
进而，可在内环和在与轴承相反的轴承侧上的一个外环之间直接或间接地设置密封件，以便也在轴承中的该侧上保持润滑剂，使得针对润滑剂，在两侧密封轴承。
内环可直接连接到齿轮齿，旋转驱动部的齿轮可接合到该齿轮齿中。以此方式，不仅提供了能简单安装的现成密封轴承模块，而且还可容易地联接到旋转驱动部。
根据进一步的方面，提出一种包括毂和至少一个转子叶片的潮汐涡轮机，在毂和至少一个转子叶片之间设置如上所述的轴承模块密封件。
在说明书、附图和权利要求中描述进一步的优点和有利实施例。这里，特别的是，说明书和附图中描述的特征组合仅是示例性的，使得特征还可单独存在或以其他方式组合。
在下文，使用附图所示的示例性实施例详细描述本发明。这里，示例性实施例和示例性实施例中所示的组合仅是示例性的且目的不是要限制本发明的范围。该范围仅通过权利要求限定。
附图说明
图1显示了用于潮汐涡轮机的密封轴承模块的截面图。
具体实施方式
在下文中，相同或在功能上等同的元件被赋予相同附图标记。
图1显示了密封轴承模块1。轴承模块1设置在毂2和潮汐涡轮机的转子叶片(未示出)之间，以便相对于毂2可旋转地支撑转子叶片。轴承模块1可设置在壳体(未示出)中。如果转子叶片通过海水而运动，特别是由于潮汐作用，发电机可经由毂2驱动以便产生电流。转子叶片可经由齿轮齿40调整其攻角(angle of attack)(间距调整)。
轴承模块1包括内环4和外环6。在所示的实施例中，其是三排滚子轴承，出于该原因，外环6被分为两个。外环6的两个部分通过附接器件8彼此连接。滚动元件20设置在内环4和外环6之间。
轴承模块1包括在外环6中的孔12和在内环4中的孔14，以便将轴承模块1直接连接到毂2或转子叶片。这里，外环6直接通过附接器件16附接到毂。
在所示的实施例中，内环4不直接附接到转子叶片，而是经由间隔环22附接。这里，间隔环22经由附接器件18连接到内环4。从转子叶片侧，间隔环22随后通过附接器件30连接到转子叶片。这里，内环组件是由此配置的两个部件且包括间隔环22和内环4，该间隔环包括朝向转子叶片侧且朝向内环的孔，该内环包括用于附接间隔环的通孔。替换地，内环4可构造为沿轴向方向较长且可直接连接到转子叶片。这里，内环4与转子叶片的附接也是从转子叶片侧实施的。
因为通过外环6中的孔12进行附接可从毂侧而不是从外环6侧实施，所以轴承模块1可在安装之前就被完全组装。具体说，密封系统10可以被提前安装。
此外，内环4直接设置有齿轮齿40。与驱动部的齿轮齿的简单连接可通过这些齿轮齿40实施。由于转子叶片、内环4之间的连接(经由间隔环22和齿轮齿40)，转子叶片相对于毂的位置可被调整，以便能对流动速度、流动强度、或流动方向做出反应，且能设置最适宜的攻角。
为了将轴承模块1密封，轴承模块1包括密封系统10。密封系统10包括多个密封单元。每一个密封单元包括密封载体环26、34、32和设置在其中且包括密封唇部38的密封元件。密封单元中之一直接通过其密封载体环26连接到外环6。出于该目的，附接器件24(例如螺纹件)通过密封载体环26从密封单元侧旋拧到外环6。该密封单元由此用于将密封系统10附接到外环。出于该目的，让相应密封载体26的轴向尺寸适应外环6的轴向尺寸。以此方式，整个密封系统10可按照需要从外环6容易地去除并更换。
其他密封单元用于外部密封。该密封单元的密封载体环34代表一类密封覆盖件。包括其密封载体环32的多个密封单元设置在该密封单元和密封单元26之间。这些密封载体环32每一个包括具有密封唇部38的密封元件。密封载体环32经由附接器件36彼此连接。这里，两个密封载体环26、32、38总是彼此连接。这里，沿轴向方向，附接器件36彼此周向偏移。
在操作中，密封唇部38抵靠滑动表面28滑动。这里，滑动表面28相对于间隔环22的密封经由O型环44实现。
如果密封唇部38中之一被磨损，则其可以以简单的方式被更换。出于该目的，密封覆盖件34被首先去除。随后，包括其密封载体环32和密封唇部38的其后的密封单元可被去除并作为一个单元被更换。
第一四个密封唇部38-1到38-4用作用于防止海水进入轴承的一系列连接部。这里，第一密封唇部38-1必须承受最高压力且因此首先被磨损。如果第一密封唇部38-1无法再承受海水的压力，则第一密封唇部之后的第二密封唇部38-2发挥该功能。这里，第一密封唇部38-1还用作针对较大杂质的过滤器。第三和第四密封唇部38-3、38-4作为进一步的备用密封唇部设置。在密封系统10中，可设置例如水分传感器或压力传感器这样的传感器(未示出)，其在海水到达第三或第四密封唇部38-3、38-4时发出信号。一旦这种信号被发出，则可启动密封唇部38的更换。最靠近外环6设置的第五密封唇部38-5用于保持轴承中的润滑剂。
为了进一步保护密封轴承模块1，可在滑动表面28上设置牺牲阳极42。牺牲阳极42(其是碱金属件制造的电极)用于保护轴承模块1抵抗接触腐蚀。这里，牺牲阳极42的材料本身因氧化而损坏，而轴承模块1的部件的腐蚀被延迟或完全避免。
总的来说，通过所提出的密封轴承模块提供一种紧凑轴承组件。其可在其目的地处安装之前就已经经历所需的测试，例如针对密封程度。因此不再需要安装之后的昂贵测试。
附图标记说明
1 轴承模块
2 毂
4 内环
6 外环
8 附接器件
10 密封系统
12 孔
14 孔
16 附接器件
18 附接器件
20 滚动元件
22 间隔环
24 附接器件
26 密封载体环
28 滑动表面
30 附接器件
32 密封载体环
34 密封覆盖件
36 附接器件
38 密封唇部
40 齿轮齿
42 牺牲阳极
44 O型环

Claims (10)

1.一种用于潮汐涡轮机的密封轴承模块(1)，该潮汐涡轮机包括毂(2)和至少一个转子叶片，该密封轴承模块(1)包括内环(4)和外环(6)以及用于对轴承模块(1)进行密封的密封系统(10)，
其特征在于
外环(6)包括用于将外环(6)直接附接到毂(2)的轴向延伸孔(12)，且在于，内环(4)包括用于将内环(4)附接到转子叶片的轴向延伸孔(14)。
2.如权利要求1所述的密封轴承模块(1)，其中外环(6)是分开的外环。
3.如权利要求1或2所述的密封轴承模块(1)，其中内环(4)可直接地或经由间隔环(22)间接地附接到转子叶片。
4.如前述权利要求中任一项所述的密封轴承模块(1)，其中密封系统(10)可拆卸直接设置在外环(6)和内环(4)上。
5.如前述权利要求中任一项所述的密封轴承模块(1)，其中密封系统(10)包括径向围绕内环(4)或间隔环(22)的滑动表面(28)。
6.如权利要求1所述的密封轴承模块(5)，其中密封系统(10)包括多个密封单元，其中每一个密封单元包括具有密封唇部(38)的密封元件，该密封唇部接触滑动表面(28)且分别设置在密封载体环(32)中。
7.如权利要求1所述的密封轴承模块(6)，其中密封单元中之一直接设置在外环(6)上，其中密封系统(10)包括密封覆盖件(34)，且其中其余密封单元设置在外环(6)上的密封单元和密封覆盖件(34)之间。
8.如权利要求1所述的密封轴承模块(7)，其中能从密封覆盖件(34)侧更换(34)密封单元。
9.如前述权利要求中任一项所述的密封轴承模块(1)，其中内环(4)包括齿轮齿(40)。
10.一种包括毂(2)和至少一个转子叶片的潮汐涡轮机，在毂和至少一个转子叶片之间设置根据前述权利要求中任一项所述的密封轴承模块(1)。
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