CN220687869U - 一种可以冷却轴承的轴承座、轴承冷却系统及风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可以冷却轴承的轴承座、轴承冷却系统及风力发电机，适用于带有独立主轴系的风力发电机。包括轴承外圈安装孔、轴承外圈挡肩、环形导流槽、螺旋导流槽、入流口、出流口、轴承孔圆柱面密封槽、轴肩端面密封槽；所述环形导流槽至少为2圈，被设置在所述轴承外圈安装孔的内圆柱面上；所述环形导流槽通过所述螺旋导流槽联通；所述入流口和所述出流口分别与2圈不同的所述环形导流槽联通，通过在轴承座上的弱承载区加工少量特征，巧妙地设置了用于流通冷却液的封闭管道腔体，形成良好对流，同时尽可能缩短了冷却液与被降温零件的距离，提高了冷却效率，系统简单，成本低，效果好。

Description

一种可以冷却轴承的轴承座、轴承冷却系统及风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种可以冷却轴承的轴承座、轴承冷却系统及风力发电机，尤其是由双圆锥滚子轴承支承主轴的风电机组。

背景技术

在大型水平轴风电机组的设计研发中，随着机组容量的不断增加，在机器正常运行过程中产生的能量损耗也在不断的增加。

对于传统意义中带有齿轮箱的风电机组，能量损失主要发生在主轴承、齿轮箱、发电机及变电设备等位置，其中齿轮箱和电气设备通常设计有独立的循环冷却系统，例如齿轮箱通过对其内部的润滑油液进行强制循环冷却，既保证了油液的清洁，又能有效带走齿轮箱工作时伴随产生的废热。而对于使用脂润滑方案的主轴承系统，由于润滑脂不易流动，主轴承位置的废热无法及时导出，最终结果是主轴承工作温度过高，严重缩短了其工作寿命。

现有的技术方案中，对于保证主轴承正常使用寿命的举措，通常采用的是加大润滑脂的供应量，或者更换主轴承类型，希望采用效率更高的主轴承方案，然而前者会造成浪费，后者破坏了主轴承的正常支承形式，对整个轴系的正常工作造成不利影响。

还有部分厂家采用了油润滑的方案，虽然可以通过润滑油的流动带出一部分主轴承的工作余热，但是这种方案中对油液循环、过滤、密封等关键点的技术处理，会导致整机成本过多增加，不是一种经济性的方法。

发明内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术方案中的技术问题，具体为对主轴承散热的效果和成本控制两个方面无法平衡，设计了一种折中方案，既利用了冷却液的流动性来更好地将轴承处余热带出，又没有过多更改成熟的脂润滑方案，在润滑系统、密封系统没有较大改变的前提下，尽可能保证主轴承的正常工作，从而保证了整个主轴承系统的成本控制在传统方案的水平上。

具体而言，本实用新型提供了一种可以冷却轴承的轴承座，该轴承座安装轴承外圈的内孔圆柱面上加工有若干环形导流槽和螺旋导流槽，且两种导流槽被设置为联通状态。

在进一步技术方案中，环形导流槽至少有两条，分别设置在轴承座内孔圆柱面靠近轴承外圈自由端的位置，以及轴承座内孔靠近轴肩的位置，此两处位置是轴承座承载要求相对较低的区域，尤其是对于背靠背布置的圆锥滚子主轴承方案更是如此。

在进一步技术方案中，螺旋导流槽同样布置在轴承座内孔圆柱面上，从一道环形导流槽切出或自然过渡联通，然后螺旋环绕轴承座内孔加工，最终切入或自然过渡联通另一道环形导流槽，以保证冷却液在导流槽内可以顺畅流动。

在进一步技术方案中，在轴承座内孔圆柱面及轴肩圆环端面上分别设置有安装密封零件的圆环槽。当轴承安装到位后，密封零件被压紧在槽内，且轴承外圈外圆柱面因过盈连接与导流槽又形成了一个近似密封的管道腔体，这样的两重密封，保证了冷却液将在该封闭腔体内单向流动，并将主轴承外圈及轴承座上的部分余热带走。

在进一步技术方案中，在最远离轴承座轴肩的环形导流槽上设置有入流口，在轴承座轴肩附近的环形导流槽上设置有出流口。入流口和出流口用于将导流槽所形成的封闭腔体与轴承座外部联通，保证冷却液在内外循环流动时，可以经由额外设置在轴承座外部的独立散热系统进行冷却降温，然后较低温度的冷却液又回流到导流槽所形成的封闭腔体内，继续下一个循环的吸热冷却。入流口和出流口与环形导流槽尽可能相切布置，且与螺旋导流槽的起止口交错布置。

在进一步技术方案中，在设置有入流口和出流口的环形导流槽上还安装有导流块，位置分别在入流口和出流口与螺旋导流槽的起止口之间，且背离冷却液流向布置，主要用于截断冷却液，避免在入流口和出流口与螺旋导流槽的起止口之间短路，降低冷却效率。在这种技术方案中，既包含有可以包括冷却轴承的轴承座，又包含轴承、导流块、冷却液、轴承孔圆柱面密封圈、轴肩端面密封圈等其他相关部分或部件，这就构成了所述的轴承冷却系统。

本实用新型应用了常规热力学中传导与对流的思想，在深入分析了轴承座的实际工作状态后，通过在轴承座上的弱承载区加工少量特征，巧妙地设置了用于流通冷却液的封闭管道腔体，形成良好对流，同时尽可能缩短了冷却液与被降温零件的距离，提高了冷却效率，系统简单，成本低，效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1 是轴承座上轴承安装孔附近的冷却特征示意图；

图2 是轴承座旋转剖面斜侧图；

图3 是轴承座剖视图；

图4 是装有轴承的轴承座示意图；

图5 是轴承座剖面局部放大图；

图6 是导流块位置示意图。

其中，图中各零件或特征意义如下：

1-轴承座，2-轴承，3-入流口导流块，4-出流口导流块，5-轴承孔圆柱面密封圈，6-轴肩端面密封圈，11-环形导流槽，12-螺旋导流槽，13-入流口，14出流口，15-轴承孔圆柱面密封槽，16-轴肩端面密封槽，17-轴承外圈安装孔，18-轴承外圈挡肩。

具体实施方式

为使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种可以冷却轴承的轴承座1，具体特征为，在轴承座1内部设置有若干导流槽，分别是环形导流槽11，螺旋导流槽12。在环形导流槽11上设置有与槽相切的入流口13或出流口14。

如图2所示，是本实用新型提供的轴承座1旋转剖面斜侧图，具体特征为，在轴承座1的轴承外圈安装孔17内至少设置有2圈环形导流槽11，分别位于轴承外圈挡肩18根部，以及距离轴承外圈挡肩18略远的轴承外圈安装孔17圆柱面上，在两圈环形导流槽11之间设置有螺旋导流槽12，并将两圈环形导流槽11联通，形成一个贯通的流道。在较远的环形导流槽11外侧，设置有轴承孔圆柱面密封槽15，同样位于轴承外圈安装孔17圆柱面上。

如图3所示，是轴承座的剖视图，可以更清晰地看到环形导流槽11与螺旋导流槽12在轴承座1的轴承外圈安装孔17圆柱面上的位置，以及与轴承外圈挡肩18的相对关系。同时除了轴承外圈安装孔17上较远位置上设置的轴承孔圆柱面密封槽15外，在轴承外圈挡肩18设置有另一圈轴肩端面密封槽16，两圈密封槽帮助实现对环形导流槽11的螺旋导流槽12的密封。

如图4所示，是装有轴承的轴承座示意图，轴承座1上加工出的导流槽，同轴承2的外圈外圆柱面共同构成了一个封闭的腔室，可供冷却液顺畅流通。

如图5所示，是装有轴承的轴承座剖面局部放大图，轴承座1上加工出的密封槽，装有轴承孔圆柱面密封圈5和轴肩端面密封圈6，实现对图4所示的封闭流腔的密封。

如图6所示，在导流块位置示意图中，通过隐藏轴承2，可以清晰看到入流口导流块3与出流口导流块4的位置，分别位于设置在入流口13与出流口14附近，主要目的在于为冷却液通过入流口13流入环形导流槽11，以及另一处环形导流槽11的冷却液流出出流口14时提供引导，尽可能降低流阻。同时，入流口导流块3与出流口导流块4还兼具隔离入流口13、出流口14联通螺旋导流槽12的作用，避免流道短路，降低冷却效率。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种可以冷却轴承的轴承座，其特征在于，至少包括轴承外圈安装孔、轴承外圈挡肩、环形导流槽、螺旋导流槽、入流口、出流口、轴承孔圆柱面密封槽、轴肩端面密封槽；

所述环形导流槽至少为2圈，被设置在所述轴承外圈安装孔的内圆柱面上；所述环形导流槽通过所述螺旋导流槽联通；所述入流口和所述出流口分别与2圈不同的所述环形导流槽联通。

2.根据权利要求1所述的一种可以冷却轴承的轴承座，其特征在于，所述环形导流槽的1圈位于所述轴承外圈挡肩的根部，另有1圈位于远离所述轴承外圈挡肩的所述轴承外圈安装孔的内圆柱面上，且仍然可被正常安装的轴承外圈完全遮挡。

3.根据权利要求1所述的一种可以冷却轴承的轴承座，其特征在于，所述螺旋导流槽的起止口分别与不同的所述环形导流槽相连接，连接处相切或平缓过渡，以实现联通。

4.根据权利要求1所述的一种可以冷却轴承的轴承座，其特征在于，所述入流口与所述出流口在与不同的所述环形导流槽联通，联通处相切或平缓过渡，同时也将所述环形导流槽与所述轴承座的外部环境联通。

5.根据权利要求1所述的一种可以冷却轴承的轴承座，其特征在于，所述轴承孔圆柱面密封槽被设置在所述轴承外圈安装孔的内圆柱面上，相比所述环形导流槽及所述螺旋导流槽距离所述轴承外圈挡肩更远。

6.根据权利要求1所述的一种可以冷却轴承的轴承座，其特征在于，所述轴肩端面密封槽被设置在所述轴承外圈挡肩上，且远离所述轴承外圈挡肩根部的位置。

7.一种轴承冷却系统，包括轴承、导流块、冷却液、轴承孔圆柱面密封圈、轴肩端面密封圈，以及权利要求1-6中任一项所述的一种可以冷却轴承的轴承座；其特征在于，所述轴承安装在所述轴承座的所述轴承外圈安装孔处；所述入流口与所述出流口处安装有所述导流块，保证冷却液流向正确。

8.根据权利要求7所述的一种轴承冷却系统，其特征在于，所述轴承座的所述轴承孔圆柱面密封槽与所述轴肩端面密封槽，分别安装有所述轴承孔圆柱面密封圈与所述轴肩端面密封圈，在所述轴承安装到位后，所述轴承孔圆柱面密封圈与所述轴肩端面密封圈可以实现轴承冷却系统的密封。

9.一种风力发电机，其特征在于，包括权利要求 7-8中任一项所述的一种轴承冷却系统。