CN117231744A - 密封系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封系统，端盖与主轴之间形成油腔，利用水封可以对油腔的一侧形成密封，实现该侧的防尘防水，利用油封可以对轴承侧起到密封作用，并且在柔性挡油环通过限位结构安装至主轴上后，便可以让油腔内形成迷宫，从而有效的提高阻挡油液流出的能力，此外，利用回油通道可以对油液回收利用，避免油液堆积。同时，因为柔性挡油环是柔性材料制作而成，从而可以避免风电机组安装、运行过程中迷宫系统部件造成的碰伤，并且，因为柔性挡油环是柔性设计的，因此易安装、便于维护。

Description

密封系统

技术领域

本发明涉及主轴轴承密封领域，特别涉及一种密封系统。

背景技术

随着经济与科技的发展，整个市场对清洁能源的要求也逐渐提高，而风力发电机作为清洁能源的主要来源之一，也备受关注。而风力发电机组中，主轴轴承密封系统是保证风力发电机组能够持续稳定进行重要结构，其主要功能是防止润滑介质(例如：润滑油、润滑脂)泄漏，以确保主轴轴承运行在良好的润滑系统中。风电机组主轴需要采用喷淋方式注油进行润滑，但是，随着风电机组往轻量化的方向发展，机组偏心/跳动量变大，传统的密封系统无法完成对泄漏油液的有效阻挡，密封效果较差，同时也无法对工作介质实现循环利用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种密封系统，能够有效的提高密封系统的密封效果。

根据本发明实施例的密封系统，包括：

端盖，设置于主轴上，并与所述主轴之间形成油腔，所述端盖上设置有回油通道；

油封，设置于所述端盖靠近轴承的一侧；

水封，设置于所述端盖远离轴承的一侧；

柔性挡油环，套接在所述主轴上并位于所述油腔内；所述主轴上设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述柔性挡油环移动。

根据本发明实施例的密封系统，至少具有如下有益效果：

端盖与主轴之间形成油腔，利用水封可以对油腔的一侧形成密封，实现该侧的防尘防水，利用油封可以对轴承侧起到密封作用，并且在柔性挡油环通过限位结构安装至主轴上后，便可以让油腔内形成迷宫，从而有效的提高阻挡油液流出的能力，此外，利用回油通道可以对油液回收利用，避免油液堆积。同时，因为柔性挡油环是柔性材料制作而成，从而可以避免风电机组安装、运行过程中迷宫系统部件造成的碰伤，并且，因为柔性挡油环是柔性设计的，因此易安装、便于维护。

根据本发明的一些实施例，所述密封系统还包括水封紧固装置，所述水封紧固装置用于辅助所述水封抱紧在所述主轴上。

根据本发明的一些实施例，所述水封紧固装置为水封U型喉箍。

根据本发明的一些实施例，所述主轴上设置有水封限位结构，所述水封限位结构用于限制所述水封的移动。

根据本发明的一些实施例，所述水封限位结构为设置于所述主轴上的台阶凸起结构，所述台阶突起结构位于所述水封远离所述端盖的一侧，所述台阶突起结构与所述端盖共同限制所述水封的移动。

根据本发明的一些实施例，所述端盖包括皆设置于所述主轴上的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖靠近所述水封设置，所述第二端盖远离所述水封设置，所述第一端盖和所述第二端盖的对接处形成环形油封安装槽，所述环形油封安装槽开口朝向所述主轴，用于安装所述油封。

根据本发明的一些实施例，所述密封系统还包括套设于所述主轴上的环形密封圈，所述环形密封圈设置于所述第一端盖与所述第二端盖之间。

根据本发明的一些实施例，所述限位结构为设置于所述主轴上的环形限位槽，所述柔性挡油环卡接于所述环形限位槽内。

根据本发明的一些实施例，所述限位结构为设置于所述主轴上的环形限位槽，所述柔性挡油环的两侧靠近主轴区域皆设置有柔性过盈结构，所述柔性挡油环通过所述柔性过盈结构与所述环形限位槽过盈卡接。

根据本发明的一些实施例，所述柔性过盈结构为波浪形结构。

根据本发明的一些实施例，所述柔性挡油环靠近所述主轴一侧的厚度高于远离所述主轴一侧的主轴厚度。

根据本发明的一些实施例，所述柔性挡油环由靠近所述主轴一侧至远离所述主轴一侧厚度递减。

根据本发明的一些实施例，所述柔性挡油环的截面形状设置为“r”形。

根据本发明的一些实施例，所述柔性挡油环设置有多个，所述限位结构设置有多个，多个所述限位结构与多个所述柔性挡油环一一对应设置。

根据本发明的一些实施例，所述柔性挡油环采用橡胶挡油环。

根据本发明的一些实施例，所述回油通道连通至齿轮箱。

根据本发明的一些实施例，所述油封包括：

橡胶体，其截面包括依次连接的肩部、腰部和唇口，所述肩部内侧和所述腰部之间形成弹性开口；所述肩部中远离所述唇口一侧的橡胶硬度大于所述肩部中靠近所述唇口一侧的橡胶硬度、所述腰部的橡胶硬度和所述唇口的橡胶硬度，所述肩部中远离所述唇口一侧的橡胶中设置有金属支撑结构；

过盈弹性件，沿所述弹性开口设置，用于为所述唇口提供弹性支撑力。

根据本发明的一些实施例，所述过盈弹性件采用片簧，所述片簧的一端嵌入所述腰部中靠近所述唇口的一端，另一端嵌入所述肩部。

根据本发明的一些实施例，所述片簧的所述另一端从所述弹性开口延伸至所述肩部上与所述弹性开口相邻的一侧，并嵌入所述肩部中。

根据本发明的一些实施例，所述肩部上与所述弹性开口相邻的一侧设置有密封凸起，所述片簧嵌入所述肩部的高度低于所述密封凸起。

根据本发明的一些实施例，所述密封凸起设置于所述肩部中橡胶硬度较高的橡胶上。

根据本发明的一些实施例，所述片簧嵌入所述密封凸起的底部。

根据本发明的一些实施例，所述过盈弹性件采用指形弹簧。

根据本发明的一些实施例，所述金属支撑结构为金属丝。

根据本发明的一些实施例，所述金属丝为钢丝。

根据本发明的一些实施例，所述肩部中橡胶硬度较低的橡胶、所述腰部和所述唇口的橡胶皆采用氟橡胶或氢化丁腈橡胶或丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的密封系统的剖面结构示意图；

图2为本发明一种实施例的柔性挡油环的安装结构示意图；

图3为本发明一种实施例的油封的剖面结构示意图。

附图标号：

第一端盖110、第二端盖120、回油通道130、油腔140、环形密封圈150、

油封200、肩部211、密封凸起212、腰部213、唇口214、金属支撑结构215、过盈弹性件220、

水封300、

柔性挡油环400、柔性过盈结构410、

水封紧固装置500、

主轴600、水封限位结构610。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1所示，图1为本发明一种实施例的密封系统的剖面结构示意图，该密封系统包括：端盖、油封200、水封300和柔性挡油环400；

端盖，设置于主轴600上，并与主轴600之间形成油腔140，端盖上设置有回油通道130；

油封200，设置于端盖靠近轴承的一侧；

水封300，设置于端盖远离轴承的一侧；

柔性挡油环400，套接在主轴600上并位于油腔140内；主轴600上设置有限位结构，限位结构用于限制柔性挡油环400移动。

参考图1、图2，端盖为环形结构，设置在风机主轴轴承一侧后，会与主轴600之间形成油腔140，而利用油封可以对轴承侧起到密封作用，同时利用水封300则可以油腔140的另一侧实现密封；并且位于油腔140中这一段主轴600上设置有限位结构，柔性挡油环400则可以在套接在主轴600上后通过限位结构完成限位，避免因为油液的存在导致随意移动。柔性挡油环400设置在油腔140内后，则使得油腔140变成迷宫结构，有效的提高阻挡油液流出的能力；当泄漏的油液进入油腔140内，则会被迷宫结构阻挡，并经由回油通道130完成回收，避免油液在迷宫结构中堆积。

此外，本发明实施例的密封系统中柔性挡油环400是柔性材料制作而成，从而可以避免风电机组安装、运行过程中迷宫系统部件造成的碰伤，并且，因为柔性挡油环400是柔性设计的，因此易安装、便于维护。

参考图1，在一些实施例中，密封系统还包括水封紧固装置500，水封紧固装置500用于辅助水封300抱紧在主轴600上。水封300可以直接套接在主轴600上，当使用橡胶水封时，可以直接利用过盈安装的方式，让水封300自己抱紧在主轴600上。本实施例中在原本过盈连接的基础上，增加了水封紧固装置500，从而有效的提高了水封300安装稳固性和密封的效果。

参考图1，在一些实施例中，水封紧固装置500为水封U型喉箍。使用水封U型喉箍即可实现对水封300的禁锢。需要说明的是，水封U型喉箍也可以根据实际需求使用其它结构的紧固装置，只需能够完成对水封300的禁锢即可。

参考图1，在一些实施例中，主轴600上设置有水封限位结构610，水封限位结构610用于限制水封300的移动。水封300在实际使用时，存在主轴600上滑动的可能性，因此，本实施例中使用了水封限位结构610对水封300进行限制。

参考图1，在一些实施例中，水封限位结构610为设置于主轴600上的台阶凸起结构，台阶突起结构位于水封300远离端盖的一侧，台阶突起结构与端盖共同限制水封300的移动。使用台阶突起结构可以直接配合端盖对水封300完成限制。需要说明的是，水封限位结构610也可以设置为凹槽结构，利用凹槽直接完成对水封300的限制。

参考图1，在一些实施例中，端盖包括皆设置于主轴600上的第一端盖110和第二端盖120，第一端盖110靠近水封300设置，第二端盖120远离水封300设置，第一端盖110和第二端盖120的对接处形成环形油封安装槽，环形油封安装槽开口朝向主轴600，用于安装油封200。两个端盖的设置可以更好的实现对油封200的安装，可以更高的对油封200的安装位置、安装高度等进行调节。回油通道130设置于第一端盖110中并设置于主轴600下方即可。

参考图1，在一些实施例中，密封系统还包括套设于主轴600上的环形密封圈150，环形密封圈150设置于第一端盖110与第二端盖120之间。环形密封圈150的设置可以保证油液不会从第一端盖110和第二端盖120之间的缝隙流出，保证了油腔140的密封性。

在一些实施例中，限位结构为设置于主轴600上的环形限位槽，柔性挡油环400卡接于环形限位槽内。参考图1、图2，利用环形限位槽即可实现对柔性挡油环400的卡接，并且利用环形限位槽进行限位，也便于柔性挡油环400安装。

在一些实施例中，柔性挡油环400的两侧靠近主轴600区域皆设置有柔性过盈结构410，柔性挡油环400通过柔性过盈结构410与环形限位槽过盈卡接。参考图1、图2，当柔性挡油环400卡接在环形限位槽中以后，柔性过盈结构410可以将柔性挡油环400紧紧的卡接在环形限位槽内。

在一些实施例中，柔性过盈结构410为波浪形结构。参考图1、图2，波浪形结构可有效增加与环形限位槽之间的接触面积，能更好与主轴600紧密配合，防止油液泄漏。

参考图2，在一些实施例中，柔性挡油环400靠近主轴600一侧的厚度高于远离主轴600一侧的主轴600厚度。内侧厚度较高可以便于柔性挡油环400的安装稳定。

参考图2，在一些实施例中，柔性挡油环400由靠近主轴600一侧至远离主轴600一侧厚度递减。面积越小能够使橡胶一类的材料弹性更好，渐变式的结构设计则可以更好的利用这一优点，从而可以更好的实现柔性挡油的目的。

参考图2，在一些实施例中，柔性挡油环400的截面形状设置为“r”形。设置为“r”形，且偏移方向朝向油封200侧设置，从而更好的实现对泄漏油液进行阻挡。

参考图1，在一些实施例中，柔性挡油环400设置有多个，限位结构设置有多个，多个限位结构与多个柔性挡油环400一一对应设置。设置多个柔性挡油环400可以更好的完成对油液的阻挡，具体设置的数量可以更具油腔140的大小进行合理调整。需要说明的是，在使用多个柔性挡油环400时，可以采用等间距设置，也可以更具油腔140的具体结构采用非等间距设置。

在一些实施例中，柔性挡油环400采用橡胶挡油环。橡胶的弹性较好，且平滑，可以更好实现密封和挡油。

在一些实施例中，回油通道130连通至齿轮箱。回油通道130可以将阻挡的油液回流使用，本实施例中直接将油液回流至齿轮箱，供齿轮箱直接回收使用即可。需要说明的是，在应用到不同的应用场景时，回油通道130可能会来接至不同的设备或油箱，并非一定需要回流至齿轮箱中。

在一些实施例中，油封200包括橡胶体和过盈弹性件220；

橡胶体的截面包括依次连接的肩部211、腰部213和唇口214，肩部211内侧和腰部213之间形成弹性开口；肩部211中远离唇口214一侧的橡胶硬度大于肩部211中靠近唇口214一侧的橡胶硬度、腰部213的橡胶硬度和唇口214的橡胶硬度，肩部211中远离唇口214一侧的橡胶中设置有金属支撑结构215；

过盈弹性件220沿弹性开口设置，用于为唇口214提供弹性支撑力。

橡胶体可以视作一个环形密封结构，其剖面如图3所示，通过端盖安装至主轴600中的状态可以参考图1。参考图3，橡胶体的剖面结构具有肩部211、腰部213和唇口214，腰部213的内侧和肩部211构成了一个“7”字形弹性开口，过盈弹性件220沿弹性开口布置，从而可以在橡胶体安装至主轴600上后，提供一定的弹性支撑力，使得唇口214能够紧紧的抵接在主轴600上，实现对主轴600的油封200。参考图3，在实际安装时，为了保证橡胶体的安装效果，将橡胶体肩部211远离唇口214的一侧的橡胶设置为高硬度橡胶(如图3中左侧阴影区域)，并在高硬度橡胶中填充了金属支撑结构215；而腰部213和唇口214因为需要跟随过盈弹性件220运动并且完成对主轴600的油封，因此采用了低硬度橡胶(如图3中右侧阴影区域)。本实施例中直接使用橡胶体替代了传统的夹布支撑结构，使用高硬度橡胶组成肩部211的一部分以提供足够的支撑，使用低硬度橡胶构成腰部213、唇部从而保证了唇部的柔性，在进一步使用过盈弹性件220对腰部213和唇部完成支撑后，使得油封200安装至主轴600中后，唇部会因为过盈弹性件220的存在紧紧的挤压在主轴600表面，同时，因为使用了高硬度橡胶作为支撑使用，也可有效的防止支撑结构收缩，且橡胶表面平滑，从而保证了油封200的有效性。

如图3所示，在一些实施例中，过盈弹性件220采用片簧，片簧的一端嵌入腰部213中靠近唇口214的一端，另一端嵌入肩部211。片簧为片状结构，能够更好的贴紧在弹性开口的表面，并且片簧的两端可以嵌入到橡胶体中，从而可以保证片簧与弹性开口之间连接的稳定性。需要说明的是，片簧和弹性开口之间可以在嵌入设置的同时，使用胶水贴合。需要说明的是，因为橡胶体是一个环形结构，因此，使用片簧进行弹力提供时，需要使用多个片簧进行环形布置，以使得整个环形结构中的每一处唇口214都可以能够紧密的抵接在主轴600上。

在一些实施例中，片簧的另一端从弹性开口延伸至肩部211上与弹性开口相邻的一侧，并嵌入肩部211中。参考图3，片簧并非标准的“7”字形结构，其靠近肩部211的一端做了进一步弯折延伸，从而可以从肩部211中与弹性开口相邻的一侧嵌入橡胶体，相较于直接从肩部211内侧嵌入的方式而言，设置更加稳定。

参考图3，在一些实施例中，肩部211上与弹性开口相邻的一侧设置有密封凸起212，片簧嵌入肩部211的高度低于密封凸起212。密封凸起212实质上为环形密封圈150装结构，当橡胶体安装至主轴600上后，密封凸起212同样会环绕主轴600一周，从而可以在橡胶体安装完成之后，有效的提高径向的密封效果。

在一些实施例中，密封凸起212设置于肩部211中橡胶硬度较高的橡胶上。如图3所示，密封凸起212设置于橡胶硬度较高的橡胶上，相较于设置在橡胶硬度较低的橡胶上而言，能够有效的减少制造流程，且可以更好的对片簧形成固定。

在一些实施例中，片簧嵌入密封凸起212的底部。参考图3，片簧采用从密封凸起212的底部嵌入的方式，可以让片簧直接贴附在肩部211上密封凸起212所在表面布置，相较于直接从肩部211主体嵌入的方式而言，安装难度更小，也更为美观。

在一些实施例中，过盈弹性件220采用指形弹簧。指形弹簧同样可以在弯曲之后提供一定的弹性支撑力给唇口214。此外，过盈弹性件220也可以采用扭簧等其它具备弹性能力的产品。

在一些实施例中，金属支撑结构215为金属丝。金属丝状结构便于填充，同时也不容易对橡胶本身的结构造成过大的破坏。

在一些实施例中，金属丝为钢丝。钢丝较为常见、价格低廉，且具备足够的强度。

在一些实施例中，肩部211中橡胶硬度较低的橡胶、腰部213和唇口214的橡胶皆采用氟橡胶或氢化丁腈橡胶或丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶。

在一些实施例中，橡胶体中橡胶硬度较高部分结构和橡胶硬度较低部分结构分别制造，然后通过硫化粘接等工艺即可实现两者之间结合即可形成橡胶体。

为了更好的理解本发明实施例的密封系统，这里以具体实施例进行描述。

本具体实施例中第一端盖110、油封200、第二端盖120套接安装在主轴600上后，可以实现泄漏油液的初步密封，且在第一端盖110的左侧会紧贴第一端盖110设置水封300结构，完成对第一端盖110左侧的密封，至此，第一端盖110、第二端盖120与主轴600之间形成了油腔140。

同时，主轴600上设置有两个环形限位槽，两个环形限位槽中接对应设置有一个对应的柔性挡油环400，该柔性挡油环400由内至外的厚度逐渐减小，并且在两侧皆设置了波浪形结构，波浪形结构与柔性挡油环400一体成型，且波浪形结构采用了过盈的结构设计，从而可以利用改波浪形结构将柔性挡油环400卡接在环形限位槽中，至此，整个油腔140在设置柔性挡油环400后，形成了柔性迷宫油封结构，可以有效的实现对油液的阻挡，并且被阻挡的油液可以被回油通道130引导会齿轮箱，完成循环利用。同时，柔性挡油环400的界面设置为了“r”形，且偏移方向朝向油封200侧设置，可以进一步提高对油液的阻挡效果。

而对于油封200，油封200包括橡胶体和片簧；橡胶体为环状结构，橡胶体的截面为依次连接的肩部211、腰部213和唇口214；橡胶体的肩部211远离唇口214的一侧设置为高硬度橡胶，高硬度橡胶中填充有钢丝，橡胶体的其余部分设置为低硬度橡胶，肩部211内测与腰部213之间设置为“7”字形弹性开口结构，肩部211与弹性开口相邻的一侧设置了密封凸起212，以保证安装油封200后，径向的密封效果；片簧设置为“7”字形，并沿弹性开口布置，片簧的一段嵌入腰部213的尖端，另一端从弹性开口延申至肩部211中密封凸起212所在一侧，并嵌入密封凸起212的底部，需要说明的是，在布置片簧时，会在橡胶体和片簧之间布置胶水，以便贴合，此外，因为橡胶体是一个环形结构，因此，使用片簧进行弹力提供时，需要使用多个片簧进行环形布置，以使得整个环形结构中的每一处唇口214都可以能够紧密的抵接在主轴600上。当将本具体实施例中的油封200安装至主轴600上后，通过片簧提供的弹性支撑力，便可以将唇部紧紧的抵接在主轴600上，从而实现对密封。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种密封系统，其特征在于，包括：

端盖，设置于主轴上，并与所述主轴之间形成油腔，所述端盖上设置有回油通道；

油封，设置于所述端盖靠近轴承的一侧；

水封，设置于所述端盖远离轴承的一侧；

柔性挡油环，套接在所述主轴上并位于所述油腔内；所述主轴上设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述柔性挡油环移动。

2.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封系统还包括水封紧固装置，所述水封紧固装置用于辅助所述水封抱紧在所述主轴上。

3.根据权利要求1或2所述的密封系统，其特征在于，所述主轴上设置有水封限位结构，所述水封限位结构用于限制所述水封的移动。

4.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述限位结构为设置于所述主轴上的环形限位槽，所述柔性挡油环的两侧靠近主轴区域皆设置有柔性过盈结构，所述柔性挡油环通过所述柔性过盈结构与所述环形限位槽过盈卡接。

5.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述柔性挡油环由靠近所述主轴一侧至远离所述主轴一侧厚度递减。

6.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述柔性挡油环设置有多个，所述限位结构设置有多个，多个所述限位结构与多个所述柔性挡油环一一对应设置。

7.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述油封包括：

橡胶体，其截面包括依次连接的肩部、腰部和唇口，所述肩部内侧和所述腰部之间形成弹性开口；所述肩部中远离所述唇口一侧的橡胶硬度大于所述肩部中靠近所述唇口一侧的橡胶硬度、所述腰部的橡胶硬度和所述唇口的橡胶硬度，所述肩部中远离所述唇口一侧的橡胶中设置有金属支撑结构；

过盈弹性件，沿所述弹性开口设置，用于为所述唇口提供弹性支撑力。

8.根据权利要求7所述的密封系统，其特征在于，所述过盈弹性件采用片簧，所述片簧的一端嵌入所述腰部中靠近所述唇口的一端，另一端嵌入所述肩部。

9.根据权利要求8所述的密封系统，其特征在于，所述肩部上与所述弹性开口相邻的一侧设置有密封凸起，所述片簧嵌入所述肩部的高度低于所述密封凸起。

10.根据权利要求9所述的密封系统，其特征在于，所述片簧嵌入所述密封凸起的底部。