CN208967037U - 一种径向密封环及主轴轴承端盖密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种径向密封环以及采用该径向密封环的主轴轴承端盖密封装置，径向密封环为环形结构，包括一体成型且从外到内依次连接的肩部、颈部和头部；肩部内嵌装加强支架，加强支架的两端插接配合；头部下方设有呈“八”字形且在其横截面上左右分布的唇部A和唇部B，唇部A轴向左端面与头部轴向左端面平齐，头部径向外端面与唇部A相对的位置处开设有用于卡装环形固定件的密封槽。本实用新型设置的唇部A用于防止轴承内部油脂的泄漏，唇部B用于防止外部的尘土、水气等杂质进入轴承内部，二者共同实现密封；肩部内嵌装加强支架，可以保证整个密封环在外圆的刚度，插接式的密封环亦可保证精准对接，且有效提高安装效率。

Description

一种径向密封环及主轴轴承端盖密封装置

技术领域

本实用新型涉及轴承密封技术领域，尤其涉及一种径向密封环及主轴轴承端盖密封装置。

背景技术

在风力发电机组中，多数风机存在主轴轴承密封圈泄漏现象，从而产生以下问题：1、轴承密封不好，直接改变了原有润滑回路的设计，造成润滑失效，缩短轴承的使用寿命，且影响整机的安全；2、泄漏的废脂随着主轴的旋转，在惯性的作用下，甩至转速传感器，造成风机误报障碍；3、泄漏的废脂散落在爬梯上，增加了机组维修人员的滑倒和坠落风险，危及人身安全；4、泄漏的废脂清理难度大，无形中增加了风机维修时间及成本。因此，对主轴轴承的密封研究将为延长设备使用寿命，降低维护成本提供有力支持，具有重要意义。

传统的主轴密封主要为主轴轴承采用V型密封圈与迷宫结构的密封形式，从实际情况来看，其密封性能很难达到预期效果，在已安装运行的同系列机组中，主轴轴承座基本上都存在不同程度的油脂泄漏的现象，油脂泄漏不仅造成油脂的浪费，同时油脂泄漏之后轴承润滑不充分对设备安全运行的影响也很大。其漏油的主要原因有以下几点：

1.结构因素

如图1所示的现有轴承密封结构中，V型密封圈作为唯一的密封产品，理论上其不仅需要承担防尘的作用，还需要防止轴承座内部的油脂泄漏；V型密封圈作为端面密封，其密封原理是：依靠自身径向过盈抱紧轴承，同时密封唇口依靠轴向过盈贴紧设备端面而实现密封，因此，V型密封圈的结构决定其只能用于防尘，在轴承内部存在压力的情况下，油脂必然会直接泄漏。

2.设备因素

理论上在理想状态下，轴承座内部不存在对外正向压力，且油脂会定期加注以及自动排出，同时油脂的流动性较差，此时，该密封系统在理论上能够实现密封效果。

然而实际情形是，主轴轴承座并没有有效的自动排油机制，同时为了保障轴承座润滑的需要，定期加注油脂是风机日常维护的常规动作。在油脂定期注入且没有有效排油机制的情况下，轴承座内部对V型密封圈唇口产生正向压力，油脂发生泄漏。

排油机制无效带来的负面影响不只是油脂的泄漏——在排油机制无效的情况下，前期加注的油脂会堆积并析出，久而久之造成轴承座内部皂基堆积；相对于新加注的油脂，皂基的流动性较差，因此新加注的油脂总是会首先被挤出。如此会形成一个恶性循环，直接导致轴承座内部润滑环境恶化，其带来的恶果甚至包括损毁主轴。

3.环境因素

风电机组机舱内部空气流动性差，轴承内部更甚。特别是在高温季节，外界气温高，加上机舱内相对密闭的环境中机械部件的运转，这些因素一方面导致轴承内部温度过高，影响密封性能；更重要的是温升导致轴承内部压力升高，从而进一步加剧端盖内侧密封负荷，最后密封失效，发生油脂泄漏的现象。

除了上述三种原因外，造成密封泄漏的原因还有很多，如常见的有锁紧螺母未能正常锁紧导致泄漏、轴窜导致泄漏等。对于风力发电机组的主轴轴承密封系统来说，主要还是结构原因(也即V型端面密封不抗压)，同时，没有有效的排油机制加剧了轴承座内部升压，从而加剧泄露，因此，需要对现有的密封系统进行改进，同时解决密封泄漏与无效排油两个关键问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种径向密封环以及采用该径向密封环的主轴轴承端盖密封装置。

第一方面，本实用新型提供的径向密封环，具体技术方案如下：

一种径向密封环，为环形结构，包括一体成型且从外到内依次连接的肩部、颈部和头部；肩部内嵌装加强支架，加强支架的两端插接配合；头部下方设有呈“八”字形且在其横截面上左右分布的唇部A和唇部B，唇部A轴向左端面与头部轴向左端面平齐，头部径向外端面与唇部A相对的位置处开设有用于卡装环形固定件的密封槽。

本实用新型提供的径向密封环设置的唇部A用于防止轴承内部油脂的泄漏，唇部B用于防止外部的尘土、水气等杂质进入轴承内部，二者共同实现密封；径向密封环肩部内嵌装插接式的加强支架，可以保证整个密封环在外圆的刚度，插接式的密封环亦可保证主轴轴承产品在线改造安装时能够精准对接，且有效提高安装效率。

进一步地，颈部内外两端分别与头部右侧以及肩部右侧连接，使左侧肩部与左侧头部之间形成腔体。该腔体的设置便于密封圈的安装。

进一步地，头部轴向左端面超出肩部轴向左端面，径向密封环安装在轴承端盖外侧时，头部与轴承端盖轴向外壁之间形成通道，在出现油脂泄漏的情况时，油脂可从该通道内排出，实现定向排出，解决无效排油的问题。

进一步地，密封槽左侧头部的轴向外端面高于右侧头端的轴向外端面，以保证密封圈不易从密封槽内脱落。

进一步地，肩部径向外侧设有凸台，凸台用于其他部件配合使用。

第二方面，本实用新型公开了一种主轴轴承端盖密封装置，包括上述径向密封环以及支撑环和辅助固定件；径向密封环安装在主轴轴承端盖外侧径向的密封凹槽内，并将主轴轴承端盖轴向的迷宫出口密封；支撑环套装在径向密封环径向外侧，且其轴向内壁与主轴轴承端盖的轴向外壁贴合；辅助固定件的两端分别固定在支撑环轴向外壁和轴承端盖轴向外壁上，用于将支撑环及径向密封环固定在轴承端盖外侧。

进一步地，径向密封环肩部上方设有凸台，支撑环径向内侧开设有与凸台相配合的安装沟槽，凸台插接在安装沟槽内。

进一步地，支撑环包括4-6瓣首尾插接的支撑环组件，支撑环组件径向内侧开设有安装沟槽，其中一瓣支撑环组件上开设有排油槽，排油槽与径向密封环肩部与头部之间的腔体连通。

进一步地，辅助固定件呈“Z”字形，包括依次连接的固定板A、连接板以及固定板B，连接板与固定板A及固定板B之间均呈钝角，固定板 A通过螺丝固定在支撑环轴向外壁上，固定板B通过螺丝固定在轴承端盖轴向外壁上。

进一步地，固定板A至少通过两个螺丝固定在支撑环轴向外壁上。

附图说明

图1为现有的主轴轴承端盖密封装置的截面图；

图2为本实用新型提供的径向密封圈的截面图；

图3为加强支架两端插接配合的结构示意图；

图4为本实用新型提供的轴承端盖密封装置的结构示意图；

图5为支撑环组件的结构示意图；

图6为辅助固定件的结构示意图；

图7为轴承端盖密封装置安装在主轴轴承端盖上的结构示意图。

其中，1、径向密封环；11、肩部；111、凸台；12、颈部；13、头部； 131、唇部A；132、唇部B；133、密封槽；134、环形固定件；14、加强支架；2、支撑环；21、支撑环组件；22、安装沟槽；23、排油槽；3、辅助固定件；31、固定板A；32、连接板；33、固定板B；4、主轴轴承端盖； 41、密封凹槽；42、迷宫出口；5、螺丝；6、螺丝孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

现有的主轴轴承密封结构是通过在主轴轴承端盖外侧套设V型密封圈的形式，如图1所示。

本实用新型提供的径向密封环1，为环形结构，其包括一体成型且从外到内依次连接的肩部11、颈部12和头部13，如图2所示；头部13内侧方设有呈“八”字形且在其横截面上左右分布的唇部A131和唇部B132，唇部A轴向左端面与头部轴向左端面平齐，头部径向外端面与唇部A相对的位置处开设有用于卡装环形固定件4的密封槽133。

由于一般风力发电机主轴的结构较大并且可操作空间较小，为了便于将径向密封环安装在轴承端盖外侧，优选地，将径向密封环1设置为开口环结构，便于卡装在轴承端盖外侧；进一步优选地，肩部11内嵌装加强支架14，加强支架14的两端插接固定，如图3所示，加强支架14的设置提高了整个密封环在外圆的刚度，插接式的结构可以保证产品在线改造安装时能够精准对接，且有效的提高安装效率。

本实用新型提供的径向密封环在使用时，套装在主轴轴承端盖的外侧，且径向密封环的头部左端面将轴承端盖中的迷宫出口紧紧挡住，从而将油脂密封，密封槽133内再安装环形固定件4，环形固定件4可以选择环形弹簧，环形固定件4进一步将径向密封环紧紧地贴合在轴承端盖外侧，使得废油脂形成一定的油压从原本的废油口流出，降低油脂从轴承端盖迷宫口泄漏的风险。径向密封环上唇部A的作用是防止内部油脂外泄，唇部B 的作用是防止外部尘土、水气等杂质进入内部，二者共同实现密封。

优选地，径向密封环的材质选用橡胶夹布，其工作温度范围为-30°到150°，有良好的耐氧化降解性能，其耐油性和丁腈胶相同。

进一步优选地，颈部12内外两端分别与部右侧头以及肩部右侧连接，使左侧肩部与左侧头部之间形成腔体，该腔体的设置便于环形固定件4的安装。

进一步优选地，头部13轴向左端面超出肩部11轴向左端面，径向密封环安装在主轴轴承端盖外侧时，头部与主轴轴承端盖之间形成通道，在出现油脂泄漏的情况时，油脂可从该通道内排出，实现定向排出，解决无效排油的问题。

进一步优选地，密封槽133左侧头部的轴向外端面高于右侧头部的轴向外端面，以保证环形固定件4不易从密封槽133内脱落。

进一步优选地，肩部11径向外侧设有凸台111，凸台111用于与位于其径向外部的固定支撑件相配合，从而保证径向密封圈在轴承端盖外侧的密封性。

本实用新型还提供一种主轴轴承端盖密封装置，如图3和图7(图7 中水平方向是主轴轴向)所示，包括上述任意一种径向密封环1以及支撑环2和辅助固定件3；径向密封环1安装在主轴轴承端盖4径向外侧的密封凹槽41内，并将主轴轴承端盖轴向的迷宫出口42密封；支撑环2套装在径向密封环1径向外侧，用于给径向密封环一个径向预紧力，确保径向密封环的唇部与主轴轴承端盖之间为过盈配合，并且，支撑环2的轴向内壁与主轴轴承端盖4轴向外壁贴合；辅助固定件3用于将支撑环2固定在轴承端盖4外侧，具体地，辅助固定件3的两端分别固定在支撑环2轴向外壁和轴承端盖4轴向外壁上。

具体地，支撑环2轴向外壁上开设有螺丝孔6，便于辅助固定件通过螺丝5固定在支撑环2轴向外壁上。

进一步优选地，径向密封环1肩部径向外壁设有凸台111，支撑环径向内壁开设有与凸台111相配合的安装沟槽22，凸台111插接在安装沟槽22。

进一步优选地，为了便于支撑环2的安装，支撑环2采用插接形式，支撑环2包括4-6瓣首尾插接的支撑环组件21，支撑环组件21径向内壁上开设安装沟槽22，凸台111与安装沟槽22的配合便于将支撑环2安装在径向密封环1上，进而使径向密封环1的径向内壁及轴向内壁与轴承端盖4紧紧贴合，进一步减少漏油风险。

进一步优选地，其中一瓣支撑环组件21上开设有排油槽23，排油槽 23与径向密封环1肩部11与头部13之间的腔体连通。

进一步优选地，辅助固定件3呈“Z”字形，如图6所示，包括依次连接的固定板A31、连接板32以及固定板B33，连接板32与固定板A31 及固定板B33之间均呈钝角，固定板A31通过螺丝5固定在支撑环2轴向外壁上，固定板B33通过螺丝5固定在轴承端盖4轴向外壁上。

进一步地，固定板A31及支撑环组件21上均开设有至少两个螺丝孔 6，优选两个，通过两个螺丝固定，使支撑环更稳固地固定在主轴轴承端盖上。

本实用新型提供的主轴轴承端盖密封装置在使用时，具体方法如下：

1.清理主轴凹凸齿圈废油，将原有密封圈取出，并对密封面不平整处进行打磨；

2.对密封面涂抹润滑油，安装径向密封环，将径向密封环牢靠的安装在凹槽内，并用强力胶对径向密封环的插接接头处进行粘结；

3.安装支撑环，并将开设有排油槽的一瓣置于正下方，以保证定向排油；

4.安装辅助固定件，将轴承端盖上的固定螺丝拆下，将辅助固定件的固定板B通过螺丝固定在轴承端盖上，辅助固定件的固定板A通过螺丝固定在支撑环的外壁上；

5.安装罩壳，启动机器测试低速旋转下的运行效果。

本实用新型的有益效果是；

(1)采用插接式的径向密封环便于维修安装的同时，拆卸更换也很方便，并且结构简单、价格低廉、不改变原设备结构；

(2)密封效果好，不改变原有润滑回路的设计，保证润滑长效运行，延长轴承使用寿命，保证整机的安全稳定运行；

(3)泄漏的废脂从主轴的废油口排出，不会甩至转速传感器表面，有效降低风机误报故障率；

(4)轴承废脂排至指定的废油收集箱处，机组维修人员对废脂清理时较为方便，减少了风机维修时间成本。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种径向密封环，其特征在于，所述径向密封环为环形结构，包括一体成型且从外到内依次连接的肩部(11)、颈部(12)和头部(13)；肩部内嵌装加强支架(14)，加强支架的两端插接配合；头部内侧设有呈“八”字形且在其横截面上左右分布的唇部A(131)和唇部B(132)，唇部A轴向左端面与头部轴向左端面平齐，头部径向外端面与唇部A相对的位置处开设有用于卡装环形固定件(134)的密封槽(133)。

2.根据权利要求1所述的径向密封环，其特征在于，颈部内外两端分别与头部右侧以及肩部右侧连接，使左侧肩部与左侧头部之间形成腔体。

3.根据权利要求1所述的径向密封环，其特征在于，头部轴向左端面超出肩部轴向左端面。

4.根据权利要求1所述的径向密封环，其特征在于，密封槽左侧头部的轴向外端面高于右侧头部的轴向外端面。

5.根据权利要求1所述的径向密封环，其特征在于，肩部径向外侧设有凸台(111)。

6.一种主轴轴承端盖密封装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的径向密封环(1)以及支撑环(2)和辅助固定件(3)；径向密封环安装在主轴轴承端盖(4)径向外侧的密封凹槽(41)内，并将主轴轴承端盖轴向的迷宫出口(42)密封；支撑环套装在径向密封环径向外侧，且其轴向内壁与主轴轴承端盖轴向外壁贴合；辅助固定件的两端分别固定在支撑环轴向外壁和轴承端盖轴向外壁上，用于将支撑环及径向密封环固定在轴承端盖外侧。

7.根据权利要求6所述的主轴轴承端盖密封装置，其特征在于，径向密封环肩部径向外侧设有凸台(111)，支撑环径向内侧开设有与凸台相配合的安装沟槽(22)，凸台插接在安装沟槽内。

8.根据权利要求7所述的主轴轴承端盖密封装置，其特征在于，支撑环包括4-6瓣首尾插接的支撑环组件(21)，支撑环组件径向内侧开设有安装沟槽(22)，其中一瓣支撑环组件上开设有排油槽(23)，排油槽与径向密封环肩部与头部之间的腔体连通。

9.根据权利要求6所述的主轴轴承端盖密封装置，其特征在于，辅助固定件呈“Z”字形，包括依次连接的固定板A(31)、连接板(32)以及固定板B(33)，连接板与固定板A及固定板B之间均呈钝角，固定板A通过螺丝(5)固定在支撑环轴向外壁上，固定板B通过螺丝固定在主轴轴承端盖轴向外壁上。

10.根据权利要求9所述的主轴轴承端盖密封装置，其特征在于，固定板A至少通过两个螺丝固定在支撑环轴向外壁上。