CN110566589A - 冷却环支架 - Google Patents

冷却环支架 Download PDF

Info

Publication number
CN110566589A
CN110566589A CN201910491657.5A CN201910491657A CN110566589A CN 110566589 A CN110566589 A CN 110566589A CN 201910491657 A CN201910491657 A CN 201910491657A CN 110566589 A CN110566589 A CN 110566589A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling
ring
bracket
bearing
rings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910491657.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110566589B (zh
Inventor
T.奎斯特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Original Assignee
Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Gamesa Renewable Energy AS filed Critical Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Publication of CN110566589A publication Critical patent/CN110566589A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110566589B publication Critical patent/CN110566589B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C43/00—Assembling bearings
    • F16C43/04—Assembling rolling-contact bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/60—Cooling or heating of wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/583—Details of specific parts of races
    • F16C33/586—Details of specific parts of races outside the space between the races, e.g. end faces or bore of inner ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00—Cooling of bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00—Cooling of bearings
    • F16C37/007—Cooling of bearings of rolling bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F03D15/20—Gearless transmission, i.e. direct-drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/50—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00—Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/50—Positive connections
    • F16C2226/70—Positive connections with complementary interlocking parts
    • F16C2226/76—Positive connections with complementary interlocking parts with tongue and groove or key and slot
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/10—Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/14—Large applications, e.g. bearings having an inner diameter exceeding 500 mm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/40—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
    • F16C2300/54—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions high-temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L3/00—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets
    • F16L3/02—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets partly surrounding the pipes, cables or protective tubing
    • F16L3/04—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets partly surrounding the pipes, cables or protective tubing and pressing it against a wall or other support
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L3/00—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets
    • F16L3/22—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets specially adapted for supporting a number of parallel pipes at intervals
    • F16L3/223—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets specially adapted for supporting a number of parallel pipes at intervals each support having one transverse base for supporting the pipes
    • F16L3/2235—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets specially adapted for supporting a number of parallel pipes at intervals each support having one transverse base for supporting the pipes each pipe being supported by a common element fastened to the base
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0029—Heat sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/04—Tubular elements of cross-section which is non-circular polygonal, e.g. rectangular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/08—Fastening; Joining by clamping or clipping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/20—Fastening; Joining with threaded elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Abstract

本发明涉及冷却环支架，描述了用于固定布置在轴承环(30)上的多个冷却环(R1,R2,R3)的支架(1)，支架(1)包括上表面(11)、成形为位于冷却环(R1,R2,R3)上的下表面(10)、以及在上表面(11)和下表面(10)之间延伸以容纳用于将支架(1)安装到轴承环(30)的紧固件(4)的贯穿开口(14)；其中支架(1)的材料特性被选择成当支架(1)安装到轴承环(30)时允许冷却环相对于支架(1)移动；和/或其中支架(1)由回弹的弹性材料制成。本发明还描述了用于轴承(3)的冷却布置(2)，包括：被平行布置在轴承(3)的轴承环(30)的安装表面(30S)上的多个冷却环(R1,R2,R3)；和多个这样的支架(1)，以将冷却环固定到轴承主体(30)。

Description

冷却环支架
技术领域
本发明描述了冷却环支架和冷却布置。
背景技术
大型轴承在诸如大型电机的各种应用中是必需的。诸如多兆瓦风力涡轮发电机的发电机的主轴承可以具有几米的直径。在操作期间，旋转轴承环相对于固定轴承环转动，并且通常不可避免地在操作期间产生热量，因此大型轴承需要某种冷却布置。
冷却如此大的轴承的一种方式是围绕固定轴承环布置多个中空环形通道或“冷却环”，并通过这些通道输送流体冷却介质。冷却回路是通过借助于软管将冷却环连接到泵来完成的，该泵使流体冷却剂循环通过通道。导热膏可以施加在轴承表面和冷却环之间以改善热传递。通常，冷却环由铝或有效传输热量的类似金属制成。
为了有效地冷却轴承，通道必须压靠轴承的主体，以便来自轴承的热量可以传递到冷却介质。这通常是通过在几个平行的冷却环上布置扁平的金属支架或夹具，并使用紧固件将金属支架拧入轴承的主体中来实现的。夹紧效果是通过将紧固件拧紧到足够的张力来实现的。
然而，已知支架实现的有效性受到几个因素的影响，例如轴承中的振动；冷却环、支架和紧固件的热膨胀和收缩；轴承的椭圆化等。这些因素中的任何一个都可能导致紧固件最终变松。紧固件松动意味着冷却环不再有效地压靠在轴承表面上。解决这一问题的通常方法是尽可能拧紧紧固件，但这通常的效果只会是逐渐将热膏从冷却环下方挤出，然后紧固件变松。解决这一问题的另一种方法可能是使用更多的紧固件，例如每个支架两个紧固件。然而，这将与相当大的成本相关联，因为除了额外的紧固件、垫圈等的增加的材料成本之外，还有必要在轴承环中加工大量额外的螺纹衬套。
已知支架的另一个问题是，在金属支架和金属冷却环的相对表面之间可能形成冷焊，特别是当它们由相同的金属制成时。当用很大的力拧紧紧固件时，冷焊更有可能。冷却环的轻微前后移动(微移动)可能由上述任何因素引起，但是冷却环和支架之间的冷焊将仅允许在一个方向上运动。结果，冷却环可能在该方向上呈现蠕动。如上所述，软管在某一点附接到冷却环，以便循环流体冷却剂，但是冷却环的蠕动移动最终可能导致在软管连接点处的失效。冷焊更有可能在由相同金属制成的两个物体之间形成，但是即使支架由不同于冷却环的金属的金属制成以避免冷焊的形成，这也不会解决紧固件变松的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种将冷却环固定到轴承环的改进方法，以克服上述问题。
这个目的通过权利要求1的冷却环支架和权利要求10的冷却布置来实现。
根据本发明，冷却环支架固定平行布置在大型轴承的轴承环的表面上的多个冷却环，并且成形为在多个冷却环上方延伸，并且包括上表面、成形为位于冷却环上的下表面以及贯穿开口，该贯穿开口从上表面延伸到下表面以容纳用于将支架安装到轴承环的紧固件。通常，支架的上表面和下表面是大致平行和平面的。本发明的支架基于这样的认识，即冷却环的微移动是不可避免的，因此当支架安装到轴承环时，支架的材料特性被选择为允许冷却环相对于支架横向或侧向移动，即当系统静止时(静摩擦)，以及当系统运动时(动摩擦)，支架的下表面将表现出低摩擦系数。“系统”应理解为冷却环和将它们保持就位的支架，因此当冷却环相对于支架轻微移动时，会施加动摩擦。优选地，与现有技术系统相比，冷却环表面和支架之间的静摩擦μs小于0.45，优选地小于0.3，在现有技术系统中，铝冷却环和铝支架之间的静摩擦μs可以超过1.5。根据本发明，支架由弹性和回弹性材料制成，因此即使在受到由紧固件施加在其上的压缩力之后，支架也将有利地保持其形状。当冷却环经历热膨胀时，可能会产生这种压缩力。本发明支架的材料允许一定程度的压缩，并且当冷却环再次经历热收缩时呈现其原始形状。
根据本发明，冷却布置被实现为用于冷却引言中所述类型的大型轴承，并且包括平行布置在轴承的轴承环的安装表面上的多个冷却环和多个这样的支架，其中支架被布置为横跨冷却环，并且通过紧固件固定到轴承环，紧固件优选为单个紧固件，从支架的上表面延伸穿过贯穿开口并进入轴承主体。
本发明的冷却布置的优点是，冷却环相对于支架的轻微移动并未被阻止，而是有意允许这些微移动。代替用很大的力将支架夹紧在冷却环上以将冷却环锁定在位，本发明的支架设计成允许冷却环在轴承操作期间轻微移动。因此，在轴承操作期间如果需要的话，冷却环可以移动，并且可以返回到它们的原始位置。因此，冷却回路的任何软管损坏的可能性将会降低或甚至消除。本发明的冷却布置的另一个优点是，即使在受到由紧固件施加在支架上的压缩力之后，支架仍保持其形状。因此，支架的有效性不会受到诸如轴承中的振动、冷却环的热膨胀、轴承的椭圆化等因素的影响。
当支架的材料特性被选择为在冷却环相对于支架移动时表现出低的动摩擦时，冷却环和支架之间不会形成冷焊。
冷却环的热膨胀将导致支架主体的轻微压缩，而不是使紧固件松开。由于支架材料的回弹性，支架将在冷却环的热收缩之后呈现其原始形状。因此，本发明的冷却布置的支架紧固件在轴承操作期间变松的可能性非常低。
本发明的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如以下描述中所揭示的。不同权利要求类别的特征可以被适当地组合，以给出本文没有描述的另外的实施例。
本发明的支架可以用于将冷却环附接到任何类型的大型轴承。在下文中，在不以任何方式限制本发明的情况下，可以假设轴承是诸如风力涡轮机的发电机的电机的主轴承。还可以假设外轴承环相对于内固定轴承环旋转，并且几个冷却环或冷却环平行布置在固定轴承环的内表面上。
因为通常优选的是避免对轴承进行昂贵且耗时的修改来附接其他部件，所以冷却环通常成形为位于未改变的轴承表面上。因此，在下文中，冷却环可以被假设为具有矩形横截面的中空金属导管，尽管其他形式也是可能的。冷却环可以具有15-30mm的高度和大约30mm的宽度。冷却布置可以实现为使合适的冷却剂诸如乙二醇和水的混合物循环通过冷却环。对于大型主轴承，一组或多组三个或更多个平行冷却环可以用于冷却轴承。冷却环的内部尺寸通常被选择成获得令人满意的冷却流体的压力和流量。本发明的支架在下文中也可以称为冷却环支架，因为它用于将冷却环保持在轴承上的适当位置。
风力涡轮发电机的主轴承可以实现为滚柱轴承。根据本发明，风力涡轮机发电机的主轴承包括旋转外轴承环和固定内轴承环，并且本发明的冷却布置的实施例安装在固定轴承环的内环形表面上。
冷却环支架可以由任何合适的材料制成，即显示出弹性和回弹性的所需特性的任何材料。在本发明的特别优选的实施例中，支架由聚甲醛(POM)制成，优选POM共聚物(POM-C)，因为这种材料表现出有利的高弹性和有利的高回弹性。这种材料相对于金属(例如铝)冷却环的表面表现出非常低的摩擦系数。此外，聚甲醛是相对便宜的材料，并且聚甲醛支架可以在注射成型过程中非常经济地制造。
优选地，支架形成为使得当支架安装到轴承环时，插入贯穿开口的紧固件将延伸穿过相邻冷却环之间的间隙。支架的主体优选地成形为横跨平行安装在轴承环上的至少三个冷却环。
为了有效地抵靠轴承环的表面夹紧冷却环，由紧固件(当拧入轴承环时)施加的夹紧力优选地分布在冷却环上。为此，在本发明的特别优选的实施例中，支架被成形为使得当安装在冷却环上的适当位置时，其上表面(以及因此紧固件的凸缘)的高度超过冷却环的高度至少200%，更优选地至少250%，并且甚至可以超过冷却环的高度300%或更多。增加的高度有利地用于在冷却环上更好地分布夹紧力。支架中的贯穿开口形成为容纳包括长的柄部或夹持长度的紧固件。柄部是紧固件在其螺纹端和螺母端之间的部分。标准紧固件可以选择为具有至少与支架的高度一样长的柄部长度，使得紧固件的螺纹部分不会延伸到支架的贯穿开口中。例如，对于高度为15mm的冷却环和高度(即贯穿开口长度)为30mm的支架，紧固件柄部长度为至少30mm且至多45mm。螺纹部分的长度至少与轴承环中加工的螺纹衬套的深度一样长。
支架和贯穿开口优选地形成为使得紧固件的头部抵靠支架的上表面。例如，紧固件可以具有传统的六角头部。当紧固件拧入轴承环，使得紧固件头部压在支架上时，产生的夹紧力将通过支架主体分布到冷却环上。当本发明的支架安装到冷却环上时产生的夹紧力可以为大约4000N。由于本发明的支架的形状和材料特性，该夹紧力的至少15%将被传递到最外面的冷却环，并且该夹紧力将被保持，因为紧固件不会变松。相比之下，现有技术支架的形状和材料特性导致紧固件松动，从而最终可能完全没有夹紧力作用在冷却环上。
优选地，紧固件是包括带凸缘头部的金属螺钉，以更有效地将夹紧力传递到支架中。凸缘优选地包括脊状或其他表面纹理，使得凸缘充当锁紧垫圈以与支架的材料接合。本发明的支架的优点在于，它可以仅使用单个紧固件固定到轴承环，而不需要任何额外的垫圈、锁紧垫圈、间隔件等。
现有技术的支架可以使用具有长轴的紧固件固定到轴承环，但是这将需要使用间隔件以及几个垫圈来实现冷却环上方的期望高度。虽然与现有技术的扁平支架一起使用间隔件可以改善夹紧力在冷却环上的分布，但是它不能解决支架和冷却环之间形成冷焊的问题，甚至可能加剧这个问题以及随之而来的损坏冷却软管的可能性。它也不能解决紧固件最终变松的问题，因此紧固件必须定期被重新拧紧。因此，这种方法并不令人满意，因为与附加部件相关联的成本很高，而且与维护过程相关联的成本也很高。
除了贯穿开口的下孔口之外，支架的下表面可以是平坦且均匀的。然而，在本发明的优选实施例中，支架形成为包括鼻部，该鼻部被布置成延伸到相邻冷却环之间的间隙中。支架还可以形成为包括另一个鼻部，该鼻部成形为在外部冷却环的外边缘上延伸。优选地，鼻部形成为在支架的深度上延伸的脊，使得鼻部填充例如相邻冷却环之间的间隙。当将冷却环安装到主轴承上时，这种鼻部也可以在组装过程中充当间隔件。在三个或更多个平行冷却环的情况下，紧固件将在两个相邻冷却环之间延伸，并且鼻部可以有助于夹紧力在冷却环上的最佳分布。
如上所述，主轴承在操作过程中会变热，因此有必要监控温度。此外，在装有该轴承的机器操作过程中会产生振动。还应监控振动，以检测任何异常。温度和/或振动可以使用各种类型的传感器来测量。这些传感器需要布置在靠近热源/振动源的地方。因此，在本发明的优选实施例中，支架形成为包括附接装置，该附接装置被实现为便于传感器电缆附接到支架。例如，附接装置可以是整体孔眼或短杆，电缆扎带可以附接到其上。
附图说明
从下面结合附图考虑的详细描述中，本发明的其他目的和特征将变得显而易见。然而，应当理解，附图仅仅是为了说明的目的而设计的，而不是作为对本发明的限制的定义。
图1示出了本发明的支架的实施例；
图2示出了图1的冷却环支架的透视图；
图3示出了图1和图2的冷却环支架的透视图；
图4示出了主轴承的一部分；
图5示出了现有技术的支架；
图6示出了与图5的现有技术支架相关联的问题；
图7–9示出了本发明的支架的各种其他实施例。
具体实施方式
在图中，相同的数字始终表示相同的物体。图中的物体不一定按比例绘制。
图1示出了本发明的支架1的实施例。支架1例如通过注射成型形成为一体，并且实现为延伸横跨三个平行的冷却环R1、R2、R3。支架1的主体大致呈锐角梯形的形状，其最高点位于两个相邻冷却环R1、R2之间的间隙G上方。支架1大致从基部水平10延伸到上部水平11，并且其形状由从基部水平10延伸到上部水平11的倾斜侧面限定。支架由高回弹性的材料制成，该材料还表现出有利程度的弹性和回弹性，从而使其在受到压缩后呈现其原始形状。由于其强度、弹性模量和寿命，材料的合适选择可以是诸如聚甲醛(POM-C)的高性能工程聚合物。铝冷却环R1、R2、R3和POM-C支架1的表面之间的静摩擦μs可以非常低，例如低于0.3，使得支架1在轴承的操作期间不会抑制冷却环R1、R2、R3的微移动。
在该实施例中，贯穿开口14穿过支架1从上部水平11延伸到基部水平10，使得紧固件4可以拧入轴承环30中的螺纹衬套30B中。这里，紧固件4是具有头部40和一体形成的凸缘400的金属螺钉，使得凸缘400抵靠支架1的上表面11。当紧固件4被拧紧时，夹紧力F经由凸缘400传递通过支架1的主体并传递到冷却环R1、R2、R3上，特别是也传递到最外面的冷却环R3上，即使该冷却环相对于紧固件4横向地偏移。在使用由POM-C制成的支架1的该示例性实施例中，在拧紧紧固件时施加的扭矩不应超过25Nm，该扭矩足够大以在冷却环上获得期望的夹紧力。力F的有利的均匀传递通过冷却环支架1的特定形状以及其弹性和回弹性的特性而成为可能。锯齿状凸缘表面确保凸缘400以锁紧垫圈的方式与支架1的材料接合。
该图还示出了轴承环30和冷却环R1、R2、R3之间的热膏层P。膏P的目的是促进轴承和冷却环R1、R2、R3之间的热传递。利用本发明的支架1和夹紧力F到冷却环R1、R2、R3上的均匀传递，膏层P不会从冷却环下方被挤出。
仅使用单个紧固件4，就可以可靠地将三个(或更多个)冷却环R1、R2、R3压到轴承环表面30上，使得冷却环R1、R2、R3可以有效地冷却轴承环30。当然，支架设计同样可以应用于将一个或两个冷却环在轴承环上保持就位。
图2从上方示出了图1的冷却环支架1的透视图。该图示出了支架1可以如何构造。这里，支架1通过注射成型而形成，以包括侧面16和相交的直立面的布置，以及将接纳紧固件4的圆柱形贯穿开口14。该图也示出了环形面形式的上表面11。为了有效地将夹紧力F传递到支架1的主体中，该环形面至少与紧固件头部4的凸缘400一样宽。
该图还示出了附接支柱12，其可以用于将另一物体附接到支架1，例如传感器电缆可以通过电缆扎带固定到支架1。
图3从下方示出了图1和图2的冷却环支架1的透视图。该图示出了支架1的平坦下表面10，以及将装配在最外面的冷却环R3的两侧的两个鼻部13、15。该图示出了贯穿开口14和附接支柱12。
图4示出了主轴承3的一部分，该主轴承可以安装在风力涡轮机中，例如在直接驱动发电机的外转子和内定子之间。该图示出了两组三个冷却环R1、R2、R2，其布置在内(固定)轴承环30的内表面30S上。冷却布置可以实现为通常同时操作的两个独立的冷却回路，从而在风力涡轮机的缩减操作期间可以关闭其中一个冷却系统。为了在缩减操作期间提供最佳冷却，冷却环以合适的方式互连，例如，第一冷却回路包括第一组中的两个冷却环和另一组中的一个冷却环，第二冷却回路包括剩余的冷却环。
冷却环R1、R2、R3由支架1压在轴承环30上，如图1至图3所示。支架1间隔布置。例如，对于具有约4.5m的直径的主轴承，可以有70个或更多个冷却环支架1均匀分布在内轴承环30的内圆周周围。由于本发明的支架1的有利几何形状，所有三个冷却环R1、R2、R3都保持可靠地压靠在轴承环30上，即使在经受温度变化和振动时，从而确保轴承3的有效冷却。
该图还示出了附接到冷却环R1、R2、R3的多个入口和出口软管20，使得流体冷却剂可以被泵送通过冷却环。为了清楚起见，冷却布置2的其他部件，例如泵、热交换器、控制单元等没有在这里示出，但是可以假定是冷却布置2的一部分。本发明的支架1允许冷却环R1、R2、R3在轴承操作期间的微移动MM，如短的双箭头所示。这种微移动小可能由热膨胀/收缩、轴承振动等引起。通过允许这些微移动，支架1允许冷却环在两个方向上轻微移动，使得冷却环能够返回其原始位置。这与现有技术的组件形成对比，在现有技术的组件中，冷却环将在一个方向上轻微移动，但是被阻止(因为冷焊或高摩擦系数)返回到其原始位置，这使得紧固件变松，并且冷却软管附件可能被损坏。
该图还示出了通过电缆扎带22固定到支架1的附接支柱上的传感器电缆21。传感器可以是温度传感器、振动传感器或用于监控轴承内或轴承附近状况的任何其他合适的传感器。
图5示出了现有技术的支架7，其用于将三个冷却环R1、R2、R3抵靠主轴承3的内轴承环30保持就位。现有技术的支架7是平坦的金属支架7，其通过紧固件70保持就位，紧固件70拧入轴承环30的主体中。紧固件70必须被拧紧以获得足够大的夹紧力，从而也将外环R3压到轴承环30上。然而，该夹紧力可能如此之大，以至于热膏P被从轴承环和冷却环之间挤出。被分割的膏层会显著降低从轴承到冷却环的热传递效率。该现有技术支架7的缺点是支架7和冷却环R1、R2、R3之间的摩擦会导致冷焊形成，使得冷却环R1、R2、R3相对于支架7只能在一个方向上移动，如箭头所示。当冷却环R1、R2、R3由于轴承中的振动和/或由于热膨胀/收缩而轻微移动时，它会拉动支架7，最终使得紧固件70可能变松。松动的紧固件70的效果在图6中示出。这里，支架7不再能够在外部冷却环R3上施加足够的压力，该外部冷却环R3可能与轴承环30分离，从而降低冷却性能。轴承可能最终过热，并可能随之损坏。
图7-9示出了本发明的支架1的其他可能实施例。在图7中，支架1成形为横跨四个冷却环R1-R4，并且贯穿开口14被布置在支架1的中心，使得紧固件4延伸到环R2、R3之间的轴承环31中。在图8中，支架1成形为使得贯穿开口14被布置在支架1的一侧。在图9中，支架1成形为横跨几个冷却环R1、R2、R3，并且贯穿开口14侧向延伸穿过支架1，使得紧固件4被拧入轴承的侧壁或凸缘上的螺纹衬套中。
尽管已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多附加的修改和变型。
为了清楚起见，应当理解，在本申请中通篇使用“一”或“一个”并不排除多个，并且“包括”并不排除其他步骤或元件。

Claims (15)

1.一种用于固定布置在轴承环(30)上的多个冷却环(R1, R2, R3)的支架(1)，所述支架(1)包括
-成形为位于所述冷却环(R1, R2, R3)上的下表面(10)，以及在上表面(11)和所述下表面(10)之间延伸的贯穿开口(14)，以容纳用于将所述支架(1)安装到所述轴承环(30)的紧固件(4)；
-其中，所述支架(1)的材料特性被选择成当所述支架(1)安装到所述轴承环(30)时允许所述冷却环(R1, R2, R3)相对于所述支架(1)移动；和/或
-其中，所述支架(1)由能回弹的弹性材料制成。
2.根据权利要求1所述的支架，所述支架由聚甲醛制成。
3.根据权利要求1或2所述的支架，其中，所述贯穿开口(14)的长度(L14)超过冷却环(R1, R2, R3)的高度(HR)至少200%，更优选地至少250%。
4.根据前述权利要求中任一项所述的支架，其中，所述支架(1)成形为将由所述紧固件(4)施加的力(F)的至少15%，更优选地至少30%传递到每个冷却环(R1, R2, R3)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的支架，所述支架成形为横跨至少三个冷却环(R1,R2, R3)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的支架，其中，所述贯穿开口(14)形成为使得当所述支架(1)安装到所述轴承环(30)时，所述紧固件(4)延伸到相邻冷却环(R1, R2, R3)之间的间隙(G)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的支架，包括鼻部(13)，所述鼻部(13)被布置成延伸到相邻冷却环(R1, R2, R3)之间的间隙(G)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的支架，包括鼻部(15)，所述鼻部(15)成形为在外部冷却环(R1, R2, R3)的外边缘上延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的支架，包括附接装置(16)，所述附接装置(16)被实现为便于将物体(6)附接到所述支架(1)。
10.一种用于轴承(3)的冷却布置(2)，包括
-多个冷却环(R1, R2, R3)，其平行布置在所述轴承(3)的轴承环(30)的安装表面(30S)上；和
-根据权利要求1至9中任一项所述的多个支架(1)，其中，所述支架(1)被布置成横跨所述冷却环(R1, R2, R3)，并且通过紧固件(4)固定到所述轴承环(30)，所述紧固件(4)从所述支架(1)的所述上表面(11)延伸穿过所述贯穿开口(14)并进入所述轴承主体(30)。
11.根据权利要求10所述的冷却布置，其中，所述紧固件(4)是金属螺钉(4)，包括带凸缘的头部(40)、柄部(41)和螺纹部分(42)，其中，所述柄部(41)的长度至少是所述贯穿开口(14)的长度(L14)。
12.根据权利要求11所述的冷却布置，其中，所述带凸缘的头部(40)成脊状以与所述支架(1)的材料接合。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的冷却布置，其中，冷却环(R1, R2, R3)被实现为具有矩形横截面和在15mm- 30mm范围内的高度(HR)的金属导管。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的冷却布置，包括通过多个支架(1)固定到所述轴承环(30)的至少一组三个冷却环(R1, R2, R3)。
15.一种直接驱动的风力涡轮机发电机的主轴承(3)，包括根据权利要求10至14中任一项所述的冷却布置(2)以冷却所述轴承(3)。
CN201910491657.5A 2018-06-06 2019-06-06 冷却环支架 Active CN110566589B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18176279.0A EP3578841A1 (en) 2018-06-06 2018-06-06 Bracket to mount cooling rings and cooling arrangement for a bearing with cooling rings and brackets
EP18176279.0 2018-06-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110566589A true CN110566589A (zh) 2019-12-13
CN110566589B CN110566589B (zh) 2022-01-14

Family

ID=62562982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910491657.5A Active CN110566589B (zh) 2018-06-06 2019-06-06 冷却环支架

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11719282B2 (zh)
EP (1) EP3578841A1 (zh)
CN (1) CN110566589B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3686536B1 (en) * 2019-01-22 2021-05-26 ABB Power Grids Switzerland AG Evaporator and manufacturing method
KR20240037699A (ko) * 2022-09-15 2024-03-22 엘지전자 주식회사 팬 모터

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080087465A1 (en) * 2006-10-11 2008-04-17 Gary Anderson Removable Harness for Disentangling Wires
CN102713273A (zh) * 2010-01-11 2012-10-03 西门子公司 具有冷却系统的直接驱动式风力涡轮机
CN104295454A (zh) * 2013-07-19 2015-01-21 西门子公司 用于风力涡轮机的轴承
US20170009909A1 (en) * 2013-04-25 2017-01-12 Atmar Keith ROBERT, JR. Corrosion reducing minimum contact clamp for supporting and securing tubing
US9732884B1 (en) * 2013-09-16 2017-08-15 Gerard Keller Polymer locking spacer system
WO2018024410A1 (en) * 2016-08-03 2018-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine, bearing housing and method for operating a wind turbine
CN108050023A (zh) * 2017-12-06 2018-05-18 北京金风科创风电设备有限公司 用于风力发电机组的轴系的冷却系统及风力发电机组

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2733492A (en) * 1956-02-07 Clasp for holding articles
DE1655715U (de) * 1953-03-13 1953-05-13 C Lanwehr Fa Drahtschelle.
NL171494C (nl) * 1975-11-11 1983-04-05 Gouda Holland Bv Warmtewisselaar.
US4222705A (en) * 1979-03-19 1980-09-16 Teledyne Industries, Inc. Bearing mounting with cooling means
JPH0547343Y2 (zh) * 1988-11-11 1993-12-13
EP1644650B1 (en) * 2003-07-10 2011-05-11 Ab Skf Bearing unit with brazed or soldered connection
DE102008036196A1 (de) * 2008-08-02 2010-02-04 Mtu Aero Engines Gmbh Lagerring und Verfahren zum Kühlen eines Lagerrings
DE102009034012B4 (de) * 2009-07-21 2011-09-29 Aktiebolaget Skf Verfahren und Vorrichtung zum axialen Sichern eines Maschinenelements
DE102010049953B4 (de) * 2010-10-21 2021-04-15 Imo Holding Gmbh Anordnung mit Vorrichtungen zu integrierter Kühlung und/oder Heizung sowie ein Verfahren zur integrierten Beheizung oder Kühlung
US8899544B2 (en) * 2011-03-14 2014-12-02 United Structural Products, Llc Combination hold-down clamp and expansion guide apparatus for cable trays
DK2520797T3 (en) * 2011-05-03 2016-01-25 Siemens Ag Direct powered wind turbine with a thermal control system
CA2820970C (en) * 2013-03-14 2020-09-15 Douglas James Knight Improved modular system for continuously insulating exterior walls of a structure and securing exterior cladding to the structure
WO2015057138A1 (en) * 2013-10-17 2015-04-23 Aktiebolaget Skf Bearing arrangement
GB2541980B (en) * 2015-09-02 2018-02-07 Romax Tech Limited Bearing compression strap

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080087465A1 (en) * 2006-10-11 2008-04-17 Gary Anderson Removable Harness for Disentangling Wires
CN102713273A (zh) * 2010-01-11 2012-10-03 西门子公司 具有冷却系统的直接驱动式风力涡轮机
US20170009909A1 (en) * 2013-04-25 2017-01-12 Atmar Keith ROBERT, JR. Corrosion reducing minimum contact clamp for supporting and securing tubing
CN104295454A (zh) * 2013-07-19 2015-01-21 西门子公司 用于风力涡轮机的轴承
US9732884B1 (en) * 2013-09-16 2017-08-15 Gerard Keller Polymer locking spacer system
WO2018024410A1 (en) * 2016-08-03 2018-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine, bearing housing and method for operating a wind turbine
CN108050023A (zh) * 2017-12-06 2018-05-18 北京金风科创风电设备有限公司 用于风力发电机组的轴系的冷却系统及风力发电机组

Also Published As

Publication number Publication date
EP3578841A1 (en) 2019-12-11
CN110566589B (zh) 2022-01-14
US11719282B2 (en) 2023-08-08
US20190376561A1 (en) 2019-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110566589B (zh) 冷却环支架
US8088117B2 (en) Fill port for a flexible container for relieving or distributing stresses at the fill port
US8043007B2 (en) Hydrostatic profile rail guide
BRPI0721346A2 (pt) conexço de pÁ de ventilador
EP3894773B1 (en) Submerged cooler arrangements
CN214674227U (zh) 一种新型铁附件卡紧装置
SE450728B (sv) Hydrodynamiskt fluidumfilmlager innefattande folieelemet
US4887664A (en) Heat exchanger system having adjustable heat transfer capacity
CN219326861U (zh) 一种太阳能电池片电镀夹具
CN218296686U (zh) 一种便于中轴安装的纺织用烘筒
CN219958147U (zh) 一种感温探测器
CN208396876U (zh) 塔筒内动力电缆保护装置
CN216867771U (zh) 一种具有弹性支撑结构的双壁管
CN218828331U (zh) 滑环装置和发电机及风力发电机组
CN213176650U (zh) 一种管体固定装置
CN219472207U (zh) 一种用于排气歧管密封的连体式垫片结构
CN217842123U (zh) 一种高速离心空压机的扩压器总成
CN215763658U (zh) 一种室内供热用管道支撑结构
CN216750317U (zh) 一种不停电作业异径并沟线夹
CN215908090U (zh) 一种氮化炉用高密封性能风扇主轴结构
CN217063216U (zh) 合金力矩j型线夹
CN217873551U (zh) 气缸支撑装置及往复式压缩机组
CN217551885U (zh) 一种过载保护结构
CN214463086U (zh) 一种耐打磨的电力铁附件配件
JP2000266040A (ja) すべり軸受

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant