CN115370950B - 一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统主要由左、右端盖、泵壳、齿轮箱、主转轴、副转子组件、齿轮、润滑油泵、蓄电池组成；主、副转轴内部沿轴向开设有直径逐渐变大的阶梯孔流道，通过与左、右端盖流道、齿轮箱流道连接，实现润滑油循环流动回路的连通。当主转子转动带动齿轮旋转时，将旋转运动传递给内部镶嵌有永磁体的副转子外壳，而缠绕有线圈的线圈绕体被定静止，使其相对于永磁体做切割磁感线运动并产生电流储存在蓄电池中，为润滑油泵中的电机提供电能，把在齿轮箱中润滑齿轮的润滑油抽出部分并通过循环流动回路运送至各个轴承，时刻对轴承润滑冷却，实现齿轮与轴承同时一体式润滑，提高轴承寿命，也提高输油泵的使用寿命。

Description

一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统

技术领域

本发明涉及润滑领域，尤其涉及一种自发电转子输油泵轴承的主动供油润滑。

背景技术

转子输油泵是油气集输系统中的关键设备，通过转子间的相对运动来改变输油泵泵腔的工作容积，在泵腔出口处，通过主、副转子的旋转挤压作用排出油液，同时在泵腔的入口处形成负压，使油液连续地吸入，从而实现油液的输送。其中轴承是转子输油泵的重要零部件之一，其寿命直接影响着转子输油泵的工作效率与工作寿命。

对于高转速、大排量的转子输油泵，由于运转速度快、泵腔压力大、工作载荷大，使得轴承存在温升快、工作温度高等问题；同时，由于轴承结构的特殊性，当前主要采用人工定期加入润滑脂的方式进行润滑，这种方式润滑效果不佳，需要停产停机拆卸，且润滑脂粘度大，在一定程度上影响了轴承运转效率，降低石油泵的输送效率。

本发明针对转子输油泵存在的轴承温升高、润滑困难、寿命短等问题，设计出一种主动供油润滑系统，通过润滑油泵将齿轮箱中的润滑油泵送至转子输油泵内部各处的轴承，循环利用齿轮箱中润滑油，实时对轴承进行主动供油润滑，降低其运行温度，提高轴承使用寿命，同时也提高了转子输油泵的使用寿命。利用镶嵌有永磁体的副转子外壳与缠绕有线圈的线圈绕体的相对转动，让线圈做切割磁感线的旋转运动，实现发电，并将电能储存在蓄电池中为润滑油泵提供电能，无需额外加装供能装置，在简化了转子输油泵的外围配套装置、减小了整体尺寸的同时，也减少了运行成本。

发明内容

本发明提出一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统，解决了当前高压、高速、大排量输油转子泵在运行时轴承温升快、受载后运行温度高带来的轴承寿命短、以及需要人为定期停机润滑维护等问题。通过本发明设计的主动供油润滑系统实现了转子输油泵的齿轮与轴承同时润滑，实时为轴承提供润滑、降低其运行温度，提高轴承寿命的同时也提高了转子输油泵的工作寿命。通过改进副转子结构，在副转子外壳内镶嵌永磁体；通过副转子外壳与缠绕有线圈的线圈绕体相对转动，使线圈绕体上的线圈做切割磁感线运动，产生电流并储存在蓄电池中，为润滑油泵提供电能，无需再额外提供电力装置，减少了整体尺寸，降低生产成本。

本发明采用的技术方案如下：

在主转子内部，沿轴线开设有直径从左到右逐渐增大的阶梯孔流道，流道左侧未贯通左主转轴，右侧贯通右转轴。左主转轴、右主转轴通过过盈配合安装轴承，在轴承内圈安装位置处，沿径向垂直向下开设有主转轴轴承连通流道，贯穿左、右主转轴，且主转轴轴承连通流道的直径大于所安装的轴承内圈的宽度，保证润滑油顺利通过主转轴轴承连通流道到达轴承，实现对轴承的润滑与冷却；所暗转轴承的外圈分别安装在左端盖的轴承安装孔、右端盖上通孔内。右主转轴通过右端盖上开设的下通孔沿伸至齿轮箱，且在末端安装有齿轮，齿轮通过平键、轴端挡圈实现轴向与周向定位；在右主转轴上所安装的轴承，其外圈与开设在右端盖上的下通孔内壁过渡配合，并在配合接触面最低位置处开设一个L型的右端盖回流流道，流道末端连通齿轮箱，实现润滑油通过该流道流回齿轮箱。左端盖与右端盖通过螺栓与泵壳固定连接。

副转子端盖为L形回转体，其中间开设有端盖通孔，副转子端盖通过螺栓实现与副转子外壳固定连接。副转子外壳内壁镶嵌有产生磁场的永磁体，在副转子外壳右侧的中空轴末端安装有齿轮，齿轮通过平键、轴端挡圈实现周向与轴向固定，同时与安装在右主转轴末端的齿轮相互啮合，实现动力传递；在线圈绕体表面沿轴向水平缠绕有回旋线圈。

左副转轴上通过过盈配合安装有轴承，在轴承的内圈安装位置处沿径向垂直向下开设副转轴轴承内连通流道，该流道直径大于轴承的内圈宽度，且贯通左副转轴；轴承的外圈与端盖通孔的孔壁过渡配合，并在轴承外圈与端盖通孔孔壁接触面处沿孔径垂直水平面开设一条与副转轴轴承内连通流道同轴对齐的副转轴轴承外连通流道，该流道直径大于所安装轴承的外圈宽度，且贯通副转子端盖；在副转子端盖上开设的副转轴轴承外连通流道口处通过过盈配合安装轴承，与安装在左副转轴上的轴承位置对齐，且其轴承内圈宽度小于副转轴轴承外连通流道的直径，且轴承外圈安装在左端盖的轴承安装孔内。

副转子外壳通过右端盖上开设的上通孔沿伸至齿轮箱，并在末端安装齿轮，齿轮通过平键与轴端挡圈实现周向与轴向固定，并与安装在右主转轴末端的齿轮相互啮合实现传动。

在右副转轴上通过过盈配合安装有轴承，在轴承的内圈安装位置处沿径向垂直向下开设一条副转轴轴承内连通流道，流道直径大于所安装轴承的内圈宽度，且其轴承外圈与副转子外壳的中空轴的内孔壁过渡配合，并在轴承外圈与中空轴的内孔壁安装接触面处径向竖直向下开设一条与副转轴轴承内连通流道同轴对齐的副转轴轴承外连通流道，贯通整个中空轴，且该流道直径大于所安装轴承的外圈宽度；在中空轴上的副转轴轴承外连通流道口处通过过盈配合安装轴承，轴承内圈宽度小于副转轴轴承外连通流道直径，与安装在右副转轴上的轴承位置对齐，轴承外圈通过过渡配合安装在右端盖上的上通孔内，并在其安装接触面最低处垂直向下开设右端盖流道，其直径大于轴承外圈宽度，与位于右主转轴上的主转轴轴承连接流道同轴对齐；右端盖流道下端连通下通孔。右副转轴右侧末端，设计有矩形固定位凸件，在齿轮箱侧壁上开设有与矩形固定位凸件配合的凹槽，通过凹凸配合实现副转轴的轴向与周向固定。

在线圈绕体与左副转轴相交处，开设电源线连接孔，与副转轴轴向流道连通。电源线一端连接线圈绕体上的线圈，另一端通过电源线连接孔、副转轴轴向流道，最终与蓄电池连接。线圈绕体被固定保持静止，镶嵌有永磁体的副转子外壳在齿轮的带动下与线圈绕体发生相对转动，由于副转子外壳内壁镶嵌有产生磁场的永磁体，当副转子外壳转动时带动永磁体的转动，使得副转子外壳内部磁场方向发生变化，实现线圈绕体上的线圈做切割磁感线的运动，从而产生电流，产生的电流通过电源线输送到蓄电池中被储存起来。

在左端盖上，开设一条垂直向下的左端盖流道，左端盖流道与开设在副转子端盖上的副转轴轴承外连通流道、左主转轴上的主转轴轴承连接流道同轴对齐，实现副转轴轴向流道与主转轴轴向流道之间的连通。左端盖流道的上端口与安装在副转子端盖上轴承外圈的位置对齐，且直径大于轴承外圈宽度。左端盖流道下端口位置正对主转轴轴承连通流道。

润滑油泵安装在齿轮箱的侧壁底端。润滑油泵的抽油入口设置在齿轮箱底部，被润滑油淹没。蓄电池通过电源线与润滑油泵中的电机相连，为其提供电能。在齿轮箱侧壁内部开设垂直向上的齿轮箱流道，其流道下端口与润滑油泵的抽油出口相连，流道上端口与副转轴轴向流道相连，实现齿轮箱中润滑油通过润滑油泵增压输送到副转轴轴向流道中。

附图说明

图1为本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统结构示意图。

图2为本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统的主转子示意图。

图3为本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统的副转子组件示意图。

图4为本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统的副转子外壳结构示意图。

图5为本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统的线圈绕体结构示意图。

图6为本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统的左端盖结构示意图。

图7为本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统的右端盖结构示意图。

图8为本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统的润滑油流动过程示意图。

图中：

1.螺栓、2.密封圈、3.轴承、4.主转子、401.主转轴轴承连通流道、402.主转轴轴向流道、403.键槽、404.左主转轴、405.右主转轴、5.左端盖、501.螺栓通孔、502.轴承安装孔6.左端盖流道、7.蓄电池、8.副转子组件、801.左副转轴、802.副转轴轴承外连通流道、803.副转轴轴承内连通流道、804.副转子端盖、805.永磁体、806.线圈、807.副转子外壳、808.矩形固定位凸件、809.副转轴轴向流道、810.电源线连接孔、811.线圈绕体、812.右副转轴、813.端盖通孔、814.中空轴、815.键槽、9.泵壳、10.平键、11.轴端挡圈、12.齿轮箱流道、13.齿轮、14.齿轮箱、15.润滑油泵、1501.电机、1502.抽油入口、1503.抽油出口、16.右端盖、1601.右端盖流道、1602.右端盖回流流道、17.上通孔、18.下通孔。

具体实施方式

下面结合附图和本实施例对本发明结构作进一步说明：

如图1，2，3，4，5，6，7所示，在主转子4内部，沿轴线水平开设有直径从左到右逐渐增大的阶梯状的主转轴轴向流道402，该流道左侧未贯通左主转轴404，右侧贯通右转轴405。并与齿轮箱14连通。右主转轴405末端安装有齿轮13，通过开设的键槽403安装平键10，用于齿轮13的周向固定，通过轴端挡圈11实现齿轮13的轴向固定；左主转轴404与右主转轴405上通过过盈配合安装有轴承3，在轴承3的内圈安装位置处，沿径向垂直向下开设有主转轴轴承连通流道401，贯通左主转轴404、右主转轴405，且主转轴轴承连通流道401的直径大于所安装轴承3的内圈宽度，保证润滑油顺利通过主转轴轴承连通流道401到达轴承3，实现对轴承3的润滑与冷却。轴承3外圈分别安装在左端盖5的轴承安装孔502、右端盖16的下通孔18内。右主转轴405通过右端盖16开设的下通孔18沿伸至齿轮箱14，且其末端安装有齿轮13，其通过平键10、轴端挡圈11实现齿轮13的周向与轴向固定；在右主转轴405上所安装轴承3，其外圈与开设在右端盖16上的下通孔18内壁过渡配合，并在配合接触面最低位置处开设一个L型的右端盖回流流道1602，该流道末端连通齿轮箱14，实现润滑油通过该流道流回齿轮箱14中。左端盖5与右端盖16通过螺栓1与泵壳9固定连接。

副转子端盖804为L形回转体，在其中间开设有端盖通孔813，通过螺栓1实现副转子端盖804与副转子外壳807的固定连接。副转子外壳807内壁镶嵌有产生磁场的永磁体805，在副转子外壳807右侧的中空轴814末端安装有齿轮13，齿轮13通过平键10、轴端挡圈11实现周向与轴向固定，并与安装在右主转轴405末端的齿轮13相互啮合，实现动力传递。在线圈绕体811表面沿轴向水平依次回旋缠绕有线圈806，当其做切割磁感线运动时会产生电流。

在左副转轴801上安装有轴承3，轴承3的内圈与左副转轴801过盈配合，并在所安装的轴承3的内圈位置处沿径向垂直向下开设一条副转轴轴承内连通流道803，该流道直径大于所安装的轴承3的内圈宽度，且贯穿左副转轴801；所安装轴承3的外圈与端盖通孔813的孔壁过渡配合，并在所安装轴承3的外圈与端盖通孔813孔壁接触面处沿孔径垂直向下开设一条与副转轴轴承内连通流道803同轴对齐的副转轴轴承外连通流道802，该流道直径大于轴承3的外圈宽度，且贯穿副转子端盖804；在副转子端盖上的副转轴轴承外连通流道802口处通过过盈配合安装轴承3，与安装在左副转轴801上的轴承3位置对齐，所安装的轴承3内圈宽度小于轴承外连通流道直径802，且该轴承3的外圈安装在左端盖5的轴承安装孔502内。副转子外壳807通过右端盖16上开设的上通孔17沿伸至齿轮箱14，并在末端安装齿轮13，通过平键10与轴端挡圈11实现齿轮13的周向与轴向固定，与右主转轴405末端的齿轮13啮合实现传动。

在右副转轴812上通过过盈配合安装有轴承3，在所安装轴承3的内圈位置处沿径向垂直向下开设副转轴轴承内连通流道803，其直径大于所安装轴承3的内圈宽度，且该轴承3的外圈与副转子外壳807的中空轴814的内孔壁过渡配合，并在该轴承3外圈与中空轴814内孔壁安装接触面处沿径向竖直开设一条与副转轴轴承内连通流道803同轴对齐的副转轴轴承外连通流道802，贯穿整个中空轴814，且该流道直径大于安装在右副转轴上轴承3的外圈宽度；在中空轴814上的副转轴轴承外连通流道802口处通过过盈配合安装轴承3，该轴承3的内圈宽度小于副转轴轴承外连通流道802的直径，与安装在右副转轴812上的轴承3垂直对齐，轴承3的外圈通过过渡配合安装在右端盖16上的上通孔17内，并在其安装接触面最低处垂直向下开设右端盖流道1601，其直径大于轴承3的外圈宽度，与位于右主转轴405上的主转轴轴承连接流道401同轴对齐；右端盖流道1601下端连通下通孔18。右副转轴812右侧末端，设计有矩形固定位凸件808，在齿轮箱14侧壁上开设有与矩形固定位凸件808配合的凹槽，通过凹凸配合实现副转轴的轴向与周向固定。

线圈绕体811为一圆柱体，其中线圈806沿着轴向水平往复缠绕在线圈绕体811表面，在线圈缠绕体811与左副转轴801相交处，开设电源线连接孔810，与副转轴轴向流道809连通。电源线一端连接线圈绕体811上的线圈806，另一端通过电源线连接孔810、副转轴轴向流道809与蓄电池7相连。线圈绕体811保持固定静止，镶嵌有永磁体805的副转子外壳807在齿轮13的带动下与线圈绕体811发生相对转动，由于副转子外壳807内壁镶嵌有产生磁场的永磁体805，当副转子外壳807转动时带动永磁体805的转动，实现副转子外壳807内部磁场方向的变化，从而实现了线圈绕体811上的线圈806做切割磁感线的运动，从而产生电流，产生的电流通过电源线输送到蓄电池7中被储存起来。

在左端盖5上，开设一条垂直向下的左端盖流道6，左端盖流道6与开设在副转子端盖804上的副转轴轴承外连通流道802、左主转轴404上的主转轴轴承连接流道401同轴对齐，实现副转轴轴向流道809与主转轴轴向流道402之间的连通。左端盖流道6的上端口与安装在副转子端盖804上的轴承3外圈位置对齐，且直径大于轴承3外圈宽度。左端盖流道6的底端口位置正对主转轴轴承连通流道401。

润滑油泵15安装在齿轮箱14侧壁底端。润滑油泵15的抽油入口1502设置在齿轮箱14底部，被齿轮润滑油淹没。蓄电池7通过电源线与润滑油泵15内部的电机1501相连，为其提供电力。在齿轮箱14侧壁内部开设垂直向上的齿轮箱流道12，齿轮箱流道12下端的流道口与润滑油泵15的抽油出口1503相连，齿轮箱流道12顶端的流道口与副转轴轴向流道809相连，实现齿轮箱14中润滑油通过润滑油泵15增压输送到副转轴轴向流道809中。

其中，转子输油泵工作原理为：主转子4在外部动力带动下发生旋转，进而带动齿轮13的啮合转动，实现将旋转运动传递给副转子外壳807。位于泵壳9内部的主转子4与副转子外壳807同速反向旋转，使得泵壳9内产生压差，从而实现了流体介质的输送。

本发明一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统，利用副转子组件8旋转时产生的电能，为润滑油泵15中的电机1501提供电力，实现将齿轮箱14中润滑油抽出，并通过设计的循环流道，将润滑油输送至各个轴承3处，实现对各个轴承3的润滑冷却，然后再流回至齿轮箱14，实现往复循环对轴承3的润滑冷却。现结合图8对润滑油的循环流动过程进行详细说明：

副转子组件8旋转产生的电能储存在蓄电池7中，蓄电池7再通过电源线将储存的电能输送给安装在齿轮箱14侧壁中润滑油泵15的电机1501，为润滑油泵15提供动力，将齿轮箱14中的润滑油抽出，通过齿轮箱流道12输送至副转轴轴向流道809。由于副转轴轴向流道809的孔径从右到左逐渐增大，润滑油在自身重力作用下，从副转轴轴向流道809的左端流向右端，此过程中流经副转轴轴承内连通流道803与副转轴轴承外连通流道802，由于副转轴轴承内连通流道803与副转轴轴承外连通流道802直径大于轴承3的内外圈宽度，润滑油便会从副转轴轴承内、外连通流道803、802到达轴承3，实现对轴承3的润滑，同时不断流动的润滑油流经轴承3时，还带走了轴承3高速旋转时产生的热量，达到降温的作用，时进入轴承3润滑油会通过右端盖流道1601，流至主转轴轴向流道402中。当润滑油流通至副转轴轴向流道809左端时，会通过左侧的副转轴轴承内连通流道803、副转轴轴承外连通流道802，在对轴承3滑冷却后流至左端盖流道6，然后通过主转轴轴承连通流道401到达主转轴轴向流道402。由于主转轴轴向流道402的直径从左到右依次增大，在重力作用下润滑油从主转轴轴向流道402的左侧流回至齿轮箱14中。在润滑油在从主转轴轴向流道402流回至齿轮箱14这个过程中，会经过主转轴轴承连通流道403，达到轴承3，实现对轴承3的润滑与冷却，在轴承3的下方开设有右端盖回流流道1602，润滑油在润滑冷却轴承3后会进入右端盖回流流道1602并流回至齿轮箱14中，多余的润滑油会直接通过主转轴轴向流道402流回齿轮箱14。流回齿轮箱14中的润滑油又通过润滑油泵15的抽吸作用，反复循环上述过程，实现对轴承3的实时冷却与润滑作用。

Claims (1)

1.一种自发电转子输油泵主动供油润滑轴承系统，主要包括主转子（4）、左端盖（5）、蓄电池（7）、副转子组件（8）、泵壳（9）、齿轮（13）、齿轮箱（14）、润滑油泵（15）、右端盖（16），其中副转子组件（8）主要由左副转轴（801）、右副转轴（812）、副转轴轴承内连通流道（803）、副转轴轴承外联通流道（802）、副转子端盖（804）、永磁体（805）、线圈（806）、副转子外壳（807）、副转轴轴向流道（809）、线圈绕体（811）构成；

其特征在于：所述副转子外壳（807）内部镶嵌有永磁体（805），副转子外壳（807）通过螺栓（1）与副转子端盖（804）固定连接，副转子线圈绕体（811）表面上沿轴向水平缠绕有线圈（806），在左副转轴（801）与线圈绕体（811）相交处开设有电源线连接孔（810），电源线一端分别通过副转轴轴向流道（809）、电源线连接孔（810）与线圈（806）连接，电源线的另外一端与蓄电池（7）相连；在右副转轴（812）右端，设置有矩形固定位凸件（808），实现副转子的轴向与周向定位；左副转轴（801）、右副转轴（812）上安装有轴承（3），通过轴承（3）实现副转子线圈绕体（811）与副转子外壳（807）内部的永磁体（805）的相对转动，使得线圈绕体（811）上的线圈（806）做切割磁感线运动，从而产生电流，并通过电源线将电流存储至蓄电池（7）中；

所述齿轮箱（14）侧壁开设有齿轮箱流道（12），左副转轴（801）与右副转轴（812）内部开设直径逐渐变大的阶梯状的副转轴轴向流道（809）；左副转轴（801）与右副转轴（812）上安装有轴承（3），轴承（3）的内圈与两轴过盈配合，轴承（3）的外圈分别与端盖通孔（813）、中空轴（814）的内孔过渡配合；在左副转轴（801）、右副转轴（812）上安装轴承（3）的内圈位置处，沿轴径竖直向下开设副转轴轴承内连通流道（803），该副转轴轴承内连通流道（803）流道直径大于轴承（3）的内圈宽度，在所安装的轴承（3）的外圈与端盖通孔（813）、中空轴（814）的内孔壁接触面处，开设与副转轴轴承内连通流道（803）同轴对齐的副转轴轴承外连通流道（802），且该副转轴轴承外连通流道（802）直径大于轴承（3）的外圈宽度；左端盖（5）上开设有垂直向下的左端盖流道（6），主转子（4）内部沿轴向水平开设有从左到右直径逐渐增大的阶梯状主转轴轴向流道（402），该主转轴轴向流道（402）流道末端延伸至齿轮箱（14）；左主转轴（404）、右主转轴（405）上安装有轴承（3），在安装轴承（3）的位置处，沿径向垂直向下开设有主转轴轴承连通流道（401），贯穿左主转轴（404）与右主转轴（405），同时主转轴轴承连通流道（401）的直径大于轴承（3）的内圈宽度；

所述齿轮箱（14）底端的侧壁上固定安装有一个润滑油泵（15），润滑油泵（15）的抽油入口（1502）设置在齿轮箱（14）底部，被润滑油淹没；蓄电池（7）通过电源线与润滑油泵（15）的电机（1501）相连，为其提供电力；在齿轮箱（14）的箱体内壁开设有垂直向上的齿轮箱流道（12），齿轮箱流道（12）一端与润滑油泵的抽油出口（1503）相连，另外一端与副转轴轴向流道（809）相连。