CN116241571A - 用于导轴承的油池冷却装置、轴承瓦冷却装置及导轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机组设备技术领域，具体提供一种用于导轴承的油池冷却装置、轴承瓦冷却装置及导轴承，旨在解决现有技术中的导轴承冷却装置的水冷却器运行时存在冷却水泄漏风险以及由于现有技术中的导轴承冷却装置的结构设计不合理导致油池过大，从而增加运行成本的问题。为此目的，本发明的用于发电机组的导轴承的油池冷却装置包括用于给导轴承散热的油池，油池冷却装置包括吸热翅片、第一导热翅片和第一散热翅片，吸热翅片设置成能够在油池内部并吸收油池内的热量，第一导热翅片分别与吸热翅片和第一散热翅片连接，第一散热翅片设置在油池外部，通过将第一散热翅片设置在油池的外部，减小了油池的体积，节约了设备的空间占用。

Description

用于导轴承的油池冷却装置、轴承瓦冷却装置及导轴承

技术领域

本发明涉及发电机组设备技术领域，具体提供一种用于导轴承的油池冷却装置、轴承瓦冷却装置及导轴承。

背景技术

导轴承是水电机组的重要组成部件，承受转动部分的径向力，保证机组绕旋转中心稳定运行，其运行状态的优劣直接影响水电机组的运行安全。现有技术中水电机组导轴承结构主要包括滑转子、轴承瓦、座圈、固定螺栓、水冷却器和油池。导轴承损耗由轴承瓦面油膜的摩擦损耗和滑转子等旋转部件产生的搅拌损耗组成，随着水轮发电机组单机容量的提升，机组转速随之提升，轴承损耗也会增大，机组运行过程轴承瓦温度不断提升，导轴承的性能和可靠性也面临着巨大挑战，因此导轴承的冷却散热技术是保证发电机组安全运行的关键。

目前水轮发电机组导轴承常规冷却系统主要是油池中润滑油和水冷却器共同组成的润滑油-水冷却器冷却系统，通常油池中润滑油会覆盖到轴承瓦部分区域，机组运行时产生的摩擦损耗和搅拌损耗会传递到油池中的润滑油中，另外油池中润滑油也会吸收油膜摩擦传递到轴承瓦上的热量，从而实现轴承瓦温度的降低，最后再通过轴承瓦后方的二次水冷却器将油池中润滑油热量通过冷却水带走，使得油池中润滑油温度保持在一定范围，但是水冷却器浸泡在油池中不便于安装以及后期的故障维护，运行时水冷却器也存在冷却水泄漏风险，一旦泄漏会对发电机组产生不可弥补的损失，并且由于水冷却器的体积较大，因此需要增大油池的体积来容纳水冷却器，增大了设备的空间占用的同时也增加了油池内润滑油的成本。

相应的，本领域需要一种新的用于导轴承的油池冷却装置、轴承瓦冷却装置及导轴承来解决上述问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有技术中的导轴承冷却装置的水冷却器运行时存在冷却水泄漏风险以及由于现有技术中的导轴承冷却装置的结构设计不合理导致油池过大，从而增加设备成本的问题。

在第一方面，本发明提供一种用于发电机组的导轴承的油池冷却装置，所述导轴承包括用于给所述导轴承散热的油池，所述油池冷却装置包括吸热翅片、第一导热翅片和第一散热翅片，所述吸热翅片设置成能够在所述油池内部并吸收所述油池内的热量，所述第一导热翅片分别与所述吸热翅片和所述第一散热翅片连接，所述第一散热翅片设置在所述油池外部。

在上述用于发电机组的导轴承的油池冷却装置的具体实施方式中，所述第一导热翅片为微热管阵列。

在上述用于发电机组的导轴承的油池冷却装置的具体实施方式中，所述微热管阵列包括蒸发段、过渡段和冷凝段，在所述微热管阵列内还设置有能够相变的冷却介质，所述蒸发段与所述吸热翅片连接，所述冷凝段与所述第一散热翅片连接。

在上述用于发电机组的导轴承的油池冷却装置的具体实施方式中，所述第一导热翅片设置有N层，相应地在所述油池内部的所述吸热翅片设置有N+1层，在所述油池外部的所述第一散热翅片设置有N+1层，以使每一片所述第一导热翅片的一端均能够设置在两层所述吸热翅片的中间，另一端设置在两层所述第一散热翅片的中间。

在上述用于发电机组的导轴承的油池冷却装置的具体实施方式中，最下层的所述吸热翅片能够与所述油池的底部固定连接。

在第二方面，本发明提供一种用于发电机组的导轴承的轴承瓦冷却装置，所述导轴承包括轴承瓦，所述轴承瓦冷却装置包括第二导热翅片和第二散热翅片，所述第二导热翅片的一端与所述轴承瓦连接，另一端与所述第二散热翅片连接。

在上述用于发电机组的导轴承的轴承瓦冷却装置的具体实施方式中，所述第二导热翅片呈板状的L型，所述第二导热翅片的第一端贴合在所述轴承瓦上，第二端伸出所述轴承瓦，所述第二散热翅片分布在所述第二导热翅片的第二端的上下两侧。

在第三方面，本发明提供一种用于发电机组的导轴承，所述导轴承包括油池和轴承瓦，还包括上述技术方案中任一项所述的油池冷却装置，以上述技术方案中任一项所述的轴承瓦冷却装置。

在上述用于发电机组的导轴承的具体实施方式中，所述导轴承还包括座圈和滑转子，所述轴承瓦与所述座圈固定连接，所述轴承瓦与所述滑转子抵接，所述轴承瓦和所述座圈的部分区域浸泡在所述油池中；所述轴承瓦冷却装置设置在所述轴承瓦上；所述油池冷却装置设置在所述油池内。

在上述用于发电机组的导轴承的具体实施方式中，所述轴承瓦的中间部分与所述座圈通过固定螺栓连接，相应地所述轴承瓦冷却装置设置有两组，分别设置在所述固定螺栓的两侧。

在采用上述技术方案的情况下，本发明能够避免水冷却器发生冷却水泄露，并且在保证冷却效果的同时减小油池的体积，具体地，本发明通过设置吸热翅片、第一导热翅片和第一散热翅片依次连接的方式实现了冷却装置的组成，通过将吸热翅片设置在油池内部来充分吸收油池中的润滑油的热量，通过将第一散热翅片设置在油池外部来对传导过来的热量进行更好地消散，同时相比于将第一散热翅片设置在油池内部而言，设置在外部还能够减小油池的体积以及油池内润滑油的用量，从而减小了设备的空间占用，降低了成本，解决了现有技术中的导轴承冷却装置的水冷却器运行时存在冷却水泄漏风险以及由于现有技术中的导轴承冷却装置的结构设计不合理导致油池过大，从而增加运行成本的问题。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是现有的导轴承的轴示图；

图2是现有的导轴承的俯视图；

图3是本发明的导轴的轴示图；

图4是本发明的油池冷却装置和轴承瓦冷却装置的结构示意图；

图5是本发明的导轴承的俯视图。

附图标记列表：

1-导轴承；

11-滑转子；

12-第一油池；

13-轴承瓦；

14-座圈；141-油孔；

15-固定螺栓；

16-油池冷却装置；161-吸热翅片；162-第一导热翅片(微热管阵列)；163-第一散热翅片；

17-轴承瓦冷却装置；171-第二导热翅片；172-第二散热翅片；

18-第二油池；

2-现有油池；

21-水冷却器。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是以水轮发电机组导轴承1进行描述的，但是，本发明显然可以采用其他各种发电机组导轴承1，只要该发电机组导轴承1能够通过在油池内设置冷却装置来进行散热即可。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2所示，现有的水轮发电机组导轴承常规冷却系统主要是现有油池2中润滑油和水冷却器21共同组成的润滑油-水冷却器21冷却系统，机组运行时产生的摩擦损耗和搅拌损耗会传递到油池中的润滑油中，另外油池中润滑油也会吸收油膜摩擦传递到轴承瓦上的热量，从而实现轴承瓦温度的降低，最后再通过轴承瓦后方的二次水冷却器21将油池中润滑油热量通过冷却水带走，但是水冷却器21浸泡在油池中不便于安装以及后期的故障维护，运行时水冷却器21也存在冷却水泄漏风险，一旦泄漏会对发电机组产生不可弥补的损失，并且水冷却器21的体积较大，放置在油池中无疑会增大油池的体积，这样一来油池中润滑油的用量也会随之增加，增加了运行的成本，因此，为了在满足发电机组冷却需求的同时降低成本，本发明提出了以下方案。

如图3-5图所示，为解决现有技术中的导轴承1冷却装置的水冷却器运行时存在冷却水泄漏风险以及由于现有技术中的导轴承1冷却装置的结构设计不合理导致油池过大，从而增加运行成本的问题，本发明的用于发电机组的导轴承1设置有油池冷却装置16，发电机组的导轴承1包括滑转子11、轴承瓦13、第一油池12和第二油池18(导轴承1的整体为圆环形，图中展示的是导轴承1结构的1/8，同样的，第二油池18的内壁为圆形，图中为便于展示结构取第二油池18的部分进行展示)，第一油池12设置在了座圈14的右侧，第二油池18设置在了座圈14的左侧，第一油池12和第二油池18内均设置有润滑油，滑转子11可旋转地设置在在第二油池18内，轴承瓦13固定设置在第二油池18内，并且滑转子11和轴承瓦13与第二油池18内的润滑油接触，发电机组的导轴承1还包括座圈14，座圈14上设置有油孔141，油孔141用于实现第二油池18与第一油池12之间润滑油的流通，用于发电机组的导轴承1的油池冷却装置16包括吸热翅片161、第一导热翅片162和第一散热翅片163，吸热翅片161设置在第一油池12内部并能够吸收第一油池12内的热量，第一导热翅片162分别与吸热翅片161和第一散热翅片163连接，第一散热翅片163设置在第一油池12的外部。

在采用上述实施方式的情况下，在发电机组工作的过程中，由于滑转子11与轴承瓦13之间的油膜摩擦以及滑转子11与第二油池18内的润滑油地摩擦所产生的热量会传递到润滑油中，热量随着润滑油通过座圈14上的油孔141传递到第一油池12内，传递至第一油池12内的热量会被吸热翅片161吸收，经过第一导热翅片162的传导后传递至第一散热翅片163上，第一散热翅片163将第一油池12内的热量发散至空气中以实现对润滑油的冷却，从而，在经过油池冷却装置16的冷却后，实现了对润滑油和轴承瓦13的冷却，降低了导轴承1在运行过程中的温度，保证了设备的正常运行。

上述实施方式的优点在于：将滑转子11与轴承瓦13之间的油膜摩擦以及滑转子11与第二油池18内的润滑油地摩擦所产生地热量通过润滑油传递至油池冷却装置16，实现了发电机组在工作过程中的冷却，保障了设备的正常运行，另一方面，通过去掉现有技术中的水冷却器并且将第一散热翅片163设置在第一油池12的外部，减小了第一油池12的体积，解决了现有技术中的水冷却器运行时存在冷却水泄漏风险以及导轴承1冷却装置由于结构设计不合理导致油池过大，从而增加设备成本的问题。

上述已经把本发明的第一种实施方式介绍完，接下来对本发明的第二种实施方式进行介绍。

随着大容量和高转速机组的研发和逐步投运，油膜摩擦传递到轴承瓦13上的热量会进一步提升，因此在本发明的第二种实施方式中，如图3-图5所示，本发明的发电机组的导轴承1设置有用于发电机组的导轴承1的油池冷却装置16和轴承瓦冷却装置17，导轴承1包括滑转子11、轴承瓦13、第一油池12和第二油池18，第一油池12和第二油池18内均设置有润滑油，滑转子11和轴承瓦13设置在第二油池18内并且与第二油池18内的润滑油接触，发电机组的导轴承1还包括座圈14，座圈14上设置有油孔141，油孔141用于实现第二油池18与第一油池12之间润滑油的流通，用于发电机组的导轴承1的轴承瓦冷却装置17包括第二导热翅片171和第二散热翅片172，第二导热翅片171的一端与轴承瓦13连接，另一端与第二散热翅片172连接，用于发电机组的导轴承1的油池冷却装置16包括吸热翅片161、第一导热翅片162和第一散热翅片163，吸热翅片161设置在第一油池12内部并能够吸收第一油池12内的热量，第一导热翅片162分别与吸热翅片161和第一散热翅片163连接，第一散热翅片163设置在第一油池12的外部。

在采用上述实施方式的情况下，在发电机组工作的过程中，由于滑转子11与轴承瓦13之间的油膜摩擦以及滑转子11与第二油池18内的润滑油地摩擦所产生地热量一部分会传递到轴承瓦13上，另一部分会通过座圈14上的油孔141传递到第一油池12内，传递到轴承瓦13上的热量通过第二导热翅片171导热后传递至第二散热翅片172上，第二散热翅片172将轴承瓦13上的热量发散至空气中实现对轴承瓦13的冷却，另一方面，传递至第一油池12内的热量会被吸热翅片161吸收，经过第一导热翅片162的传导后传递至第一散热翅片163上，第一散热翅片163将第一油池12内的热量发散至空气中实现对润滑油的冷却，从而，在经过油池冷却装置16和轴承瓦冷却装置17的冷却后，降低了导轴承1在运行过程中的温度，保证了设备的正常运行。

上述实施方式的优点在于：通过在轴承瓦13和第一油池12内两个地方均设置冷却装置，提升了发电机组在工作过程中的冷却效率，避免了轴承瓦13的由于温度过高产生热变形的问题，保障了设备的正常运行，另一方面，通过去掉现有技术中地水冷却器并且将第一散热翅片163设置在第一油池12的外部减小了第一油池12的体积，解决了现有技术中的水冷却器运行时存在冷却水泄漏风险以及导轴承1冷却装置由于结构设计不合理导致油池过大，从而增加设备成本的问题。

上述已经把本发明的第一、第二种实施方式介绍完，接下来对本发明的优选地实施方式进行介绍。

在一种优选的实施方式中，第一导热翅片162为微热管阵列162，微热管阵列162包括蒸发段、过渡段和冷凝段，在微热管阵列162内还设置有能够相变的冷却介质，蒸发段与吸热翅片161连接，冷凝段与第一散热翅片163连接。

在采用上述实施方式的情况下，导轴承1实际工作过程中产生的热量一部分会传递到油池中的润滑油中，通过与润滑油接触，吸热翅片161可以将润滑油中的热量传递至微热管阵列162的蒸发段，利用微热管阵列162内部多根微热管中冷却介质的相变可以将热量从蒸发段通过过渡段高效地传递至冷凝段，再传递到与微热管阵列162冷凝段固定连接的第一散热翅片163，最后通过冷空气带走热量，从而实现控制油池中润滑油的温度的目的。

上述实施方式的优点在于：微热管阵列162是一个外形为薄板状、内部布置有多根独立运行的微热管的金属体，是具有超高导热性能的新型导热元件，每个微热管阵列162内部有十多个以上独立运行的微热管，能够解决利用常规圆形热管必然出现的接触面小或者多次接触热阻，极大提高了当量蒸汽的换热面积与整体热管的可靠性，另外微热管阵列162尺寸可根据实际需要灵活改变，可适用于多种工程应用的冷却散热结构中。

另外，关于第二导热翅片171的选材，本领域的技术人员可以理解的是，虽然前述未曾提到第二导热翅片171的具体选材，但是本领域的技术人员可以选择常见的导热材料，由于第二导热翅片171与第一导热翅片162的功能类似，为达到较好地冷却效果，第二导热翅片171优选为微热管阵列162。

如图3、图4所示，在一种可能的实施方式中，第一导热翅片162设置有N层，相应地在油池内部的吸热翅片161设置有N+层，在油池外部的第一散热翅片163设置有N+层，以使每一片第一导热翅片162的一端均能够设置在两层吸热翅片161的中间，另一端设置在两层第一散热翅片163的中间，最下层的吸热翅片161能够与油池的底部固定连接。

上述实施方式的优点在于：通过将吸热翅片161、第一导热翅片162和第一散热翅片163设置有多层的方式，增加了本发明的导轴承1的油池冷却装置16的散热路径和宽度，从而能够使润滑油的热量能够从多条路径更多地从润滑油处传导至第一散热翅片163处，在每一层第一导热翅片162的上下两侧均设置有两层吸热翅片161和两层散热翅片的方式，增加了本发明的导轴承1的油池冷却装置16的导热和散热面积，从而能够使吸热翅片161更多地从润滑油处导出热量，并且通过第一散热翅片163更快速地将热量发散到空气中，从而提升了油池冷却装置16的冷却效率。

如图4所示，在一种可能的实施方式中，第二导热翅片171的第一端贴合在轴承瓦13上，第二端伸出轴承瓦13，第二散热翅片172设置有多个，多个第二散热翅片172分布在第二导热翅片171的第二端的上下两侧。

上述实施方式的优点在于：通过将第二散热翅片172设置多个并分布在第二导热翅片171的第二端的上下两侧的形式，增大了第二散热翅片172的散热面积，从而提高了导轴承1冷却装置的冷却效率。

如图3所示，在一种可能的实施方式中，第二导热翅片171呈板状的L型，发电机组还包括座圈14，轴承瓦13与座圈14固定连接，轴承瓦13与滑转子11抵接，轴承瓦13和座圈14的部分区域浸泡在第二油池18中；轴承瓦冷却装置17设置在轴承瓦13上；油池冷却装置16设置在第一油池12内。

上述实施方式的优点在于：通过将第二导热翅片171设置为L型，使得第二散热翅片172能够处于座圈14和第一油池12的上方，座圈14和第一油池12上方的空间本来是空着的，本实施方式中将第二导热翅片171设置为L型能够使第二散热翅片172弯折的部分占用这部分空间，从而不必额外占用水平方向的空间，节省了导轴承1冷却装置在水平方向的空间占用，缩小了导轴承1的体积，另外，本领域的技术人员可以理解的是，第二散热翅片172还可以设置在第二油池18之外的其他位置，只要满足在第二油池18之外即可。

如图5所示，在一种可能的实施方式中，轴承瓦13的中间部分与座圈14通过固定螺栓15连接，相应地轴承瓦冷却装置17设置有两组，分别设置在固定螺栓15的两侧。

上述实施方式的优点在于：轴承瓦13与座圈14通过固定螺栓15进行连接，实现了轴承瓦13的固定，另外，将轴承瓦冷却装置17设置为两组也可以从不同的方向实现对轴承瓦13地散热，同时也增大了轴承瓦13与轴承瓦冷却装置17的接触面积。

需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在与限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本发明能够应用于更加具体的应用场景。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于发电机组的导轴承的油池冷却装置，其特征在于，所述导轴承包括用于给所述导轴承散热的油池，所述油池冷却装置包括吸热翅片、第一导热翅片和第一散热翅片，所述吸热翅片设置成能够在所述油池内部并吸收所述油池内的热量，所述第一导热翅片分别与所述吸热翅片和所述第一散热翅片连接，所述第一散热翅片设置在所述油池外部。

2.根据权利要求1所述的用于发电机组的导轴承的油池冷却装置，其特征在于，所述第一导热翅片为微热管阵列。

3.根据权利要求2所述的用于发电机组的导轴承的油池冷却装置，其特征在于，所述微热管阵列包括蒸发段、过渡段和冷凝段，在所述微热管阵列内还设置有能够相变的冷却介质；

所述蒸发段与所述吸热翅片连接，所述冷凝段与所述第一散热翅片连接。

4.根据权利要求1所述的用于发电机组的导轴承的油池冷却装置，其特征在于，所述第一导热翅片设置有N层，相应地在所述油池内部的所述吸热翅片设置有N+1层，在所述油池外部的所述第一散热翅片设置有N+1层，以使每一片所述第一导热翅片的一端均能够设置在两层所述吸热翅片的中间，另一端设置在两层所述第一散热翅片的中间。

5.根据权利要求4所述的用于发电机组的导轴承的油池冷却装置，其特征在于，最下层的所述吸热翅片能够与所述油池的底部固定连接。

6.一种用于发电机组的导轴承的轴承瓦冷却装置，其特征在于，所述导轴承包括轴承瓦，所述轴承瓦冷却装置包括第二导热翅片和第二散热翅片，所述第二导热翅片的一端与所述轴承瓦连接，另一端与所述第二散热翅片连接。

7.根据权利要求6所述的用于发电机组的导轴承的轴承瓦冷却装置，其特征在于，所述第二导热翅片呈板状的L型，所述第二导热翅片的第一端贴合在所述轴承瓦上，第二端伸出所述轴承瓦，所述第二散热翅片分布在所述第二导热翅片的第二端的上下两侧。

8.一种用于发电机组的导轴承，其特征在于，所述导轴承包括油池和轴承瓦，还包括权利要求1-5中任一项所述的油池冷却装置，以及权利要求6-7中任一项所述的轴承瓦冷却装置。

9.根据权利要求8所述的用于发电机组的导轴承，其特征在于，所述导轴承还包括座圈和滑转子，所述轴承瓦与所述座圈固定连接，所述轴承瓦与所述滑转子抵接，所述轴承瓦和所述座圈的部分区域浸泡在所述油池中；

所述轴承瓦冷却装置设置在所述轴承瓦上；

所述油池冷却装置设置在所述油池内。

10.根据权利要求9所述的用于发电机组的导轴承，其特征在于，所述轴承瓦的中间部分与所述座圈通过固定螺栓连接，相应地所述轴承瓦冷却装置设置有两组，分别设置在所述固定螺栓的两侧。

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