本發(fā)明屬于水力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型水輪發(fā)電機(jī)組軸承。

背景技術(shù)：

水力發(fā)電是靠水推動水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動發(fā)電的，水力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動部件由軸承來支撐。目前中小水力發(fā)電機(jī)組軸承結(jié)構(gòu)及換熱冷卻的方式是:從結(jié)構(gòu)上看,采用內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的軸承將軸承換熱器放在軸承內(nèi)部,整個(gè)軸承油路的換熱冷卻及潤滑工作全部在軸承座內(nèi)部循環(huán)進(jìn)行。這種結(jié)構(gòu)節(jié)省空間，但是油箱小，軸承的潤滑冷卻能力不足，所以一般只能用于軸頸直徑320mm以下的軸承；采用外循環(huán)結(jié)構(gòu)的軸承將軸承換熱器(稀油站)及油箱(重力油箱)置于軸承外部，通過油泵實(shí)現(xiàn)油路循環(huán)。這種結(jié)構(gòu)冷卻器和油箱的體積大，潤滑冷卻的能力強(qiáng)，但是成本高，所以一般只用于軸頸直徑320mm以上的大型機(jī)組。從換熱冷卻方式上看，采用由軸承換熱器泡在油中，再由換熱器冷卻管內(nèi)接通流動水帶走熱量的方式。這種換熱冷卻方式的缺陷是：效率低，其次，冷卻水由一套包括引水管路、濾水器及監(jiān)測水壓、流量等設(shè)備及自動化元件的技術(shù)供水系統(tǒng)提供，此套系統(tǒng)需要維護(hù)監(jiān)控，工作量大、監(jiān)測控制復(fù)雜、故障率高。所以，如果能從軸承結(jié)構(gòu)及冷卻散熱方式上進(jìn)行改進(jìn)，提供一種成本低、潤滑冷卻能力強(qiáng)，能獨(dú)立工作，無需技術(shù)供水系統(tǒng)的軸承，將大大減少中小水力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行及維護(hù)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是，針對目前中小水力發(fā)電機(jī)組軸承結(jié)構(gòu)及換熱冷卻方式上存在的不足，提供一種成本低，潤滑冷卻能力強(qiáng)且無需技術(shù)供水系統(tǒng)的中小水力發(fā)電機(jī)組軸承。

為解決上述問題，本發(fā)明一種新型水輪發(fā)電機(jī)組軸承，采用下述技術(shù)方案：

①其軸承結(jié)構(gòu)是：取消軸承換熱器、冷卻管、稀油站、重力油箱及技術(shù)供水系統(tǒng)，軸承增加副油箱，增加散熱面積及增大軸承油量，換熱冷卻效率更高，副油箱之間用連接管路連接，連接管路為薄壁鋼管或軟管。

②其油路是：在軸承油槽內(nèi)設(shè)置用隔熱材料制成的隔板，將冷熱油分開，形成熱油區(qū)及冷油區(qū)，使冷、熱油循環(huán)工作的路徑更加合理，換熱冷卻效率更高。油的循環(huán)工作路徑是：對軸瓦進(jìn)行潤滑冷卻后的熱油從排油管出來至熱油區(qū)，經(jīng)過左副油箱、連接管路及右副油箱進(jìn)行冷卻，后進(jìn)入冷油區(qū)，再經(jīng)進(jìn)油口到達(dá)軸瓦內(nèi)部進(jìn)行潤滑冷卻。

③其換熱冷卻方式是：在副油箱及其連接管路上對油進(jìn)行換熱冷卻，換熱冷卻采用空氣冷卻、風(fēng)壓冷卻、水冷卻、熱管冷卻方式中的一種或任意冷卻方式的組合?？諝饫鋮s：由空氣的自然對流進(jìn)行換熱冷卻；風(fēng)壓冷卻：安裝無源風(fēng)扇，風(fēng)扇隨轉(zhuǎn)軸同軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生強(qiáng)迫風(fēng)壓，無需電源，通過強(qiáng)制對流的方式將熱量傳至周圍環(huán)境；水冷卻：引流動的低溫水流經(jīng)副油箱及連接管路表面或?qū)⑵浣輲ё邿崃浚鋮s水水溫比油溫低即可，對水質(zhì)、水壓、流量等均無要求；熱管冷卻：利用熱管的熱傳導(dǎo)原理與制冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)帶走熱量，熱管垂直放置插在副油箱、連接管及軸瓦等熱源處，熱管采用工作溫度為0～250℃的常溫?zé)峁?，效率更佳?/p>

本發(fā)明有益效果：通過增加副油箱，增大了散熱面積及軸承油量；并將冷熱油進(jìn)行分開，改善油循環(huán)工作的路徑，使換熱冷卻效率更高；采用空氣冷卻、風(fēng)壓冷卻、水冷卻、熱管冷卻相結(jié)合的冷卻方式對軸承進(jìn)行換熱冷卻，使同樣結(jié)構(gòu)的軸承使用范圍更廣，軸承潤滑冷卻的效率更高；取消了技術(shù)供水系統(tǒng)，降低成本，減少維護(hù)工作量。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明實(shí)施例新型臥式水輪發(fā)電機(jī)組軸承結(jié)構(gòu)、油路及換熱冷卻方式主視剖面圖；

附圖2為本發(fā)明實(shí)施例新型臥式水輪發(fā)電機(jī)組軸承結(jié)構(gòu)、油路及換熱冷卻方式左視剖面圖；

附圖3為本發(fā)明實(shí)施例新型臥式水輪發(fā)電機(jī)組軸承結(jié)構(gòu)、油路及換熱冷卻方式俯視局部剖面圖；

附圖4為本發(fā)明實(shí)施例新型立式水輪發(fā)電機(jī)組軸承結(jié)構(gòu)、油路及換熱冷卻方式主視剖面圖；

上述附圖中標(biāo)注代號為：管夾組件1、油口2、左副油箱3、壓板4、螺釘5、常溫?zé)峁?、密封條7、軸承油槽8、螺栓9、隔板10、右副油箱11、連接管路12、出油腔13、熱油口14、排油管15、冷油口16、進(jìn)油管17、進(jìn)油腔18、油盤19、風(fēng)扇20、轉(zhuǎn)軸21、軸瓦22、水管23、正常油面高度24、軸承蓋25、上導(dǎo)軸承座26、熱管冷卻模塊27。

為使本發(fā)明的技術(shù)方案、創(chuàng)作特征、達(dá)成效果易于明了，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：參看附圖1、附圖2、附圖3，圖中所示為新型臥式水輪發(fā)電機(jī)組軸承結(jié)構(gòu)、油路及換熱冷卻方式，圖中箭頭指示為油路行走方向。

其軸承結(jié)構(gòu)是：在軸承油槽8的兩邊分別加左副油箱3及右副油箱11，以增加軸承的散熱面積及增大軸承油量。左右副油箱均開有油口2，兩油口之間用連接管路12連接并用管夾組件1夾緊；油箱用薄壁鋼板焊接而成，以利于散熱；油箱頂部高于正常油面高度24，防止油槽內(nèi)油溢出；左副油箱3及右副油箱11與軸承油槽8用螺栓9上緊連接，連接面墊密封條7，以防漏油。同時(shí)，在左副油箱3、右副油箱11、連接管路12、軸承蓋25、軸瓦22的頂部開孔，常溫?zé)峁?穿過開孔插入左右副油箱、連接管路、軸承蓋及軸瓦中，同時(shí)開孔的孔口處放置密封條7，然后用壓板4蓋住，上緊螺釘5，防止油從孔口溢出；

其油路是：在軸承油槽8中間加隔板10，將冷、熱油隔開，形成熱油區(qū)及冷油區(qū)，使冷、熱油循環(huán)工作的路徑更加合理，換熱冷卻效率更高。隔板選用隔熱材料制成，防止熱油區(qū)通過隔板向冷油區(qū)傳熱；在軸承油槽8熱、冷油區(qū)對角的位置開熱油口14連通出油腔13，開冷油口16連通進(jìn)油腔18，油槽8的熱、冷油區(qū)分別和左副油箱3及右副油箱11連通，副油箱再通過連接管路12形成循環(huán)連通油路。

其換熱冷卻方式是：在左副油箱3及右副油箱11及連接管路12上對油進(jìn)行換熱冷卻，換熱冷卻采用空氣冷卻、風(fēng)壓冷卻、水冷卻、熱管冷卻方式中的一種或任意冷卻方式的組合?？諝饫鋮s：由于左副油箱3、右副油箱11及連接管路12均為薄鋼板制成，完全能夠在空氣的自然對流下進(jìn)行換熱冷卻；風(fēng)壓冷卻：在轉(zhuǎn)軸21靠近副油箱的位置安裝風(fēng)扇20，風(fēng)扇為便于拆裝采用分半結(jié)構(gòu)，夾住轉(zhuǎn)軸后用螺栓上緊，風(fēng)扇20隨轉(zhuǎn)軸21同軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)迫風(fēng)壓，無需電源，通過強(qiáng)制對流的方式將左副油箱3、右副油箱11及連接管路12的熱量傳至周圍環(huán)境；水冷卻：從水管23引流動的低溫水流經(jīng)左副油箱3、右副油箱11及連接管路12的表面，也可將副油箱及連接管整體泡在水中，由水帶走副油箱及連接管的熱量。本發(fā)明所用的水只對水溫有要求，對水質(zhì)、水壓、流量等均無要求；熱管冷卻：利用熱傳導(dǎo)原理與制冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)帶走左副油箱3、右副油箱11及連接管路12內(nèi)熱油及軸承內(nèi)軸瓦22的熱量，本發(fā)明熱管優(yōu)選采用工作溫度為0～250℃的常溫?zé)峁?，且熱管垂直放置，效率更佳。熱管一端為蒸發(fā)段(簡稱熱端)，另外一端為冷凝段(簡稱冷端)，熱管的蒸發(fā)段插入副油箱、連接管路及軸承軸瓦熱源內(nèi)部，當(dāng)熱管蒸發(fā)段受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，熱量通過空氣冷卻、風(fēng)壓冷卻、水冷卻的方式被帶走，然后蒸氣重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。整個(gè)工作過程循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端，而且這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開來并被帶走，實(shí)現(xiàn)對副油箱及軸承換熱冷卻。

其工作過程及原理為：水力發(fā)電機(jī)組工作時(shí)，轉(zhuǎn)軸21轉(zhuǎn)動，軸瓦22摩擦產(chǎn)生熱量，這時(shí)，一方面因?yàn)槌責(zé)峁?直接垂直插入軸瓦22熱源內(nèi)部，利用熱管的快速高效導(dǎo)熱性能可以直接對軸瓦進(jìn)行換熱冷卻；另一方面，在進(jìn)油腔18，油盤19跟著轉(zhuǎn)軸21轉(zhuǎn)動，油被帶起來經(jīng)進(jìn)油管17進(jìn)入軸承內(nèi)部潤滑冷卻。潤滑冷卻后的熱油經(jīng)排油管15排出至出油腔13，經(jīng)熱油口14進(jìn)入油槽8的熱油區(qū)，再出來進(jìn)入左油箱3，左油箱內(nèi)垂直布置常溫?zé)峁?，利用熱管的快速高效導(dǎo)熱性能對熱油進(jìn)行冷卻換熱。冷卻后的油經(jīng)連接管路12流至右副油箱11，連接管路及右副油箱內(nèi)同樣布置有常溫?zé)峁?，對油再進(jìn)一步進(jìn)行換熱冷卻，工作過程及原理同上。換熱冷卻后的油進(jìn)入油槽8的冷油區(qū)，經(jīng)冷油口16進(jìn)入進(jìn)油腔18，被油盤19帶起來經(jīng)進(jìn)油管17進(jìn)入軸承內(nèi)部潤滑冷卻。油盤19具有油泵的功能，可以迫使整個(gè)軸承冷卻過程冷熱油循環(huán)流動進(jìn)行潤滑冷卻，只要水力發(fā)電機(jī)組在轉(zhuǎn)動，軸承在工作，這個(gè)過程就會源源不斷，周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)對軸承的換熱冷卻。

本實(shí)施例提供的新型軸承結(jié)構(gòu)，取消了技術(shù)供水系統(tǒng)，通過增加副油箱，增大了散熱面積及軸承油量，并將冷熱油進(jìn)行分開，改善油循環(huán)工作的路徑，都使軸承的換熱冷卻效率更高；采用空氣冷卻、風(fēng)壓冷卻、水冷卻、熱管冷卻相結(jié)合的冷卻方式對軸承進(jìn)行換熱冷卻，不僅完全滿足軸承的使用要求，更提高了軸承潤滑冷卻的效率，使軸承制造成本更低，維護(hù)工作量更少。

實(shí)施例2：參看附圖4，圖中所示為新型立式水輪發(fā)電機(jī)組軸承結(jié)構(gòu)、油路及換熱冷卻方式。

其軸承結(jié)構(gòu)是：軸承油槽8用鋼板焊接而成，以利于散熱；油箱頂部高于正常油面高度24，防止油槽內(nèi)油溢出；在軸承蓋25、上導(dǎo)軸承座26、軸瓦22的頂部或側(cè)面開孔，常溫?zé)峁?穿過開孔插入油槽8及軸瓦22中，同時(shí)開孔的孔口處放置密封條7，然后用壓板4蓋住，上緊螺釘5，防止油從孔口溢出；

其換熱冷卻方式是：在軸承油槽8內(nèi)對油進(jìn)行換熱冷卻，換熱冷卻采用空氣冷卻、風(fēng)壓冷卻、熱管冷卻方式中的一種或任意冷卻方式的組合?？諝饫鋮s：由于軸承油槽8為鋼板焊接，能夠在空氣的自然對流下進(jìn)行換熱冷卻；風(fēng)壓冷卻：在轉(zhuǎn)軸21接近熱管的位置安裝風(fēng)扇20，風(fēng)扇為便于拆裝采用分半結(jié)構(gòu)，夾住轉(zhuǎn)軸后用螺栓上緊，風(fēng)扇20隨轉(zhuǎn)軸21同軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)迫風(fēng)壓，通過強(qiáng)制對流的方式將軸承油槽8的熱量傳至周圍環(huán)境；熱管冷卻：利用熱傳導(dǎo)原理與制冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)帶走軸承油槽8內(nèi)的熱油及軸承內(nèi)軸瓦22的熱量，本發(fā)明的熱管采用工作溫度為0～250℃的常溫?zé)峁?，且熱管垂直放置，效率更佳。熱管一端為蒸發(fā)段(簡稱熱端)，另外一端為冷凝段(簡稱冷端)，熱管的蒸發(fā)段插入軸承油槽8及軸承軸瓦22熱源內(nèi)部，當(dāng)熱管蒸發(fā)段受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，熱量通過空氣冷卻、風(fēng)壓冷卻的方式被帶走，然后蒸氣重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。整個(gè)工作過程循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端，而且這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開來并被帶走，實(shí)現(xiàn)對軸承換熱冷卻。

其工作過程及原理為：機(jī)組開機(jī)轉(zhuǎn)動，軸承工作，軸瓦22摩擦產(chǎn)生熱量，這時(shí)，熱量通過以下三種途徑進(jìn)行換熱冷卻。

途徑1：因?yàn)槌責(zé)峁?直接插入軸瓦22熱源內(nèi)部，利用熱管的快速高效導(dǎo)熱性能可以直接對軸瓦進(jìn)行換熱冷卻；

途徑2：加速軸瓦與潤滑油的換熱冷卻速度。軸瓦22泡在油槽8的油中，在軸瓦最難散熱的中間部位開孔，然后熱管冷卻模塊27的L型熱管蒸發(fā)段插入軸瓦22已開孔的最難散熱部位并用螺釘5與軸瓦固定，利用熱管的快速高效導(dǎo)熱性能將軸瓦22內(nèi)部熱量快速傳導(dǎo)至油槽8內(nèi)的油中。

途徑3：常溫?zé)峁?垂直插入油槽8中，利用熱管的快速高效導(dǎo)熱性能對油槽內(nèi)的熱油進(jìn)行換熱冷卻。

本實(shí)施例提供的新型軸承結(jié)構(gòu)，取消了技術(shù)供水系統(tǒng)，采用空氣冷卻、風(fēng)壓冷卻、熱管冷卻相結(jié)合的冷卻方式對軸承進(jìn)行換熱冷卻，滿足了軸承的使用要求，提高了軸承潤滑冷卻的效率，使軸承制造成本更低，維護(hù)工作量更少。

本發(fā)明的效果

本發(fā)明針對軸承結(jié)構(gòu)、油的循環(huán)路徑及軸承冷卻散熱方式，加大了軸承油箱的散熱面積及儲油量；使軸承油循環(huán)路徑更加合理；運(yùn)用空氣冷卻、風(fēng)壓冷卻、水冷卻、熱管冷卻相結(jié)合的換熱冷卻方式，大大提高軸承換熱冷卻效率及潤滑能力，當(dāng)軸頸直徑大于320mm時(shí)，無需稀油站及重力油箱，無需電源，無需技術(shù)供水系統(tǒng)，以很小的成本也能滿足軸承的潤滑冷卻要求，簡化機(jī)組的主機(jī)及自動化系統(tǒng)，大大減少中小水力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行及維護(hù)成本。