用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置及潮流发电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置及潮流发电装置。用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置适用于保护位于水面下的轴系，轴系包括转轴和至少一个轴承，轴承套设转轴，用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置包括润滑剂存储箱、至少两个密封圈和导管。润滑剂存储箱存储有润滑剂，润滑剂存储箱位于水面上。至少两个密封圈套设于转轴上，两个密封圈与轴系之间形成润滑剂腔。导管的一端连通润滑剂存储箱，另一端连通润滑剂腔。本实用新型提供的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置能有效保护外界杂质，尤其是水中的泥沙进入轴系，从而有效保护轴承的正常工作。
【专利说明】用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置及潮流发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种转动保护装置，尤其涉及一种用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置及潮流发电装置。
【背景技术】
[0002]轴系包括转轴和轴承。轴承是用来支撑和固定转轴，它能保证转轴的旋转精度，使其只能实现转动，而控制其轴向和径向的移动。润滑是保证轴承正常运转的必要条件。可以说，一台机械设备的性能是否能够充分发挥要取决于轴承的润滑是否适当。轴承的润滑需要使用润滑剂，为防止润滑剂的流失，轴承必须进行密封。
[0003]然而，大部分轴系都是运用在陆地上。少部分特殊领域，如石油钻井平台、潜艇和轮船，由于其生产使用需要，其轴系会位于液体之中。因为运用环境的特殊性，这些领域对轴承的密封性要求会特别高。一旦不密封，不仅是润滑剂会流失，位于外部的液体也可能会钻入轴承和转轴之间的空隙或者轴承的滚动体之间从而影响轴系的正常工作。
[0004]对此，现有技术中通常采用增加密封圈的方式来提高轴承的密封性。无论是石油钻井平台、潜艇还是轮船中使用的转轴，其大部分受到的是沿轴向的外力。因此传统的密封圈就能解决其密封的需求。
[0005]然而，对于利用海洋能，尤其是潮流能进行发电的发电装置，其中使用的转轴更多的是受到水流沿径向的巨大冲击力。使用一段时间后，密封圈由于发生变形，轴承的密封性将无法保证。由于无法解决密封需求高的问题，现有的海洋能发电装置只能舍弃采用油作为润滑剂的滚动轴承，选择可以用水作为润滑剂的滑动轴承。但是，现有技术人员都忽略了一个问题。能作为润滑剂的水必须是清水。换言之，由于水流中常含有大量泥沙，若密封圈因为弹性变形导致外部的水携带泥沙等杂质涌入轴承内，不但无法实现对轴承的润滑作用，还会影响转轴的正常工作，最终影响发电装置的发电效率。因此，现有的海洋能发电装置常常面临需要更换轴系和对轴系进行维修，导致成本攀高的问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置及潮流发电装置。
[0007]为了实现本实用新型的一目的，本实用新型提供一种用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置，适用于保护位于水面下的轴系，轴系包括转轴和至少一个轴承，轴承套设转轴，用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置包括润滑剂存储箱、至少两个密封圈和导管。润滑剂存储箱存储有润滑剂，润滑剂存储箱位于水面上。至少两个密封圈套设于转轴上，两个密封圈与轴系之间形成润滑剂腔。导管的一端连通润滑剂存储箱，另一端连通润滑剂腔。
[0008]于本实用新型的一实施例中，用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置还包括检测模组，设置于润滑剂存储箱以检测润滑剂是否减少。
[0009]于本实用新型的一实施例中，轴承为滑动轴承，润滑剂腔由两个密封圈与轴承和转轴形成。
[0010]于本实用新型的一实施例中，轴承为滚动轴承，轴系还包括轴承座，润滑剂腔由两个密封圈与轴承座和转轴形成，轴承的滚动体位于润滑剂腔内。
[0011]于本实用新型的一实施例中，润滑剂为润滑油或水。
[0012]为了实现本实用新型的另一目的，本实用新型还提供一种潮流能发电装置，包括水轮机、轴系、发电机和水下轴系转动保护装置。水轮机位于水面下，水轮机的轴线方向垂直于水平面。轴系包括转轴和至少一个轴承。转轴穿设水轮机，转轴随水轮机的转动而转动。至少一个轴承套设转轴。水下轴系转动保护装置包括润滑剂存储箱、至少两个密封圈和导管。润滑剂存储箱存储有润滑剂，润滑剂存储箱位于水面上。至少两个密封圈套设于转轴上，两个密封圈与轴承和转轴之间形成润滑剂腔。导管的一端连通润滑剂存储箱，另一端连通润滑剂腔。
[0013]于本实用新型的一实施例中，水下轴系转动保护装置还包括检测模组，设置于润滑剂存储箱以检测润滑剂是否减少。
[0014]于本实用新型的一实施例中，潮流能发电装置还包括框架，框架包括外框架和内框架，内框架可分离地设置于外框架内，水轮机设置于内框架内。
[0015]于本实用新型的一实施例中，轴承为滑动轴承，润滑剂腔由两个密封圈与轴承和转轴形成。
[0016]于本实用新型的一实施例中，轴承为滚动轴承，轴系还包括轴承座，润滑剂腔由两个密封圈与轴承座和转轴形成，轴承的滚动体位于润滑剂腔内。
[0017]综上所述，本实用新型提供的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置能有效保护外界杂质，尤其是水中的泥沙进入轴系，从而有效保护轴承的正常工作。本实用新型提供的潮流能发电装置，通过采用水下轴系转动保护装置，在延长轴承使用寿命的同时，大幅度降低了维修次数和维修成本，同时有效地保证了发电效率不受影响。另外，本实用新型提供的潮流能发电装置中的轴承可采用滚动轴承，克服了现有技术中水下轴系只能使用水润滑的滑动轴承的技术壁垒。
[0018]另外，通过设置检测模组，能够及时且直观地知道轴承的密封性是否降低，从而有效指导维修人员何时何处进行维修，提高维修的及时性和可靠性。通过将框架设为可分离的外框架和内框架，可以方便快捷地对水轮机和水下轴系转动保护装置进行维修或更换，大大降低了维修成本。
[0019]为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1所示为根据本实用新型第一实施例提供的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置的部分示意图。
[0021]图2所示为根据本实用新型第一实施例所述的潮流能发电装置的示意图。
[0022]图3所示为图2中圆圈标识V的放大示意图。
[0023]图4所示为根据本实用新型第二实施例所述的潮流能发电装置的示意图。
[0024]图5所示为图4中圆圈标识U的放大示意图。
【具体实施方式】
[0025]图1所示为根据本实用新型第一实施例提供的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置的部分示意图。图2所示为根据本实用新型第一实施例所述的潮流能发电装置的示意图。图3所示为图2中圆圈标识V的放大示意图。请一并参考图1至图3。
[0026]本实施例提供的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置4适用于保护位于水面下的轴系2。轴系2包括转轴21和至少一个轴承22，轴承22套设转轴21。于实际应用中，轴系2还包括轴承座23，轴承22固定于轴承座23中。轴系2可全部位于水面下，也可部分位于水面下。本实用新型对轴系2运用的潮流能发电装置的形式也不作任何限定。当轴系2运用在垂直轴潮流能发电装置中，转轴21可为垂直轴水轮机的中心轴。当轴系2运用在水平轴潮流能发电装置中，转轴21可为改变水平轴水轮机朝向的转轴。
[0027]用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置4包括润滑剂存储箱41、至少两个密封圈42和导管43。润滑剂存储箱41存储有润滑剂411，润滑剂存储箱41位于水面P上。至少两个密封圈42套设于转轴21上,两个密封圈42与轴系2之间形成润滑剂腔421。
[0028]导管43的一端连通润滑剂存储箱41，另一端连通润滑剂腔421。于本实施例中，导管43和润滑剂存储箱41的数量均为二，两根导管43分别连通润滑剂腔421的两侧和两个润滑剂存储箱41。通过增加导管43的数量以提高填充润滑剂411的速度。然而，本实用新型对此不作任何限定。于本实施例中，导管43可采用不锈钢制成。
[0029]于第一实施例中，轴承22为滑动轴承，润滑剂腔421由两个密封圈42与轴承22和转轴21形成。具体而言，润滑剂腔421的上下表面由两个密封圈42分别构成，润滑剂腔421的内表面为转轴21轴颈部分的外表面，润滑剂腔421的外表面为轴承22的内表面。润滑剂腔421是个横截面是圆环形，纵截面是长方形的环形圆柱。润滑剂411填充于润滑剂腔421中以形成润滑膜从而减小摩擦。于第一实施例中，润滑剂411为不含泥沙等杂质的纯净海水。
[0030]于第一实施例中，潮流能发电装置100包括水轮机1、轴系2、发电机3和水下轴系转动保护装置4。水轮机I位于水面P下，水轮机I的轴线方向A垂直于水平面P。轴系2包括转轴21和至少一个轴承22。转轴21穿设水轮机I。至少一个轴承22套设转轴21。水下轴系转动保护装置4采用如图1所示的结构。
[0031]于实际应用中，水轮机I的叶轮受到潮流的冲击力，从而进行转动。转轴21与水轮机I之间可为过盈配合，转轴21随水轮机I的转动而转动。于本实施例中，发电机3还包括齿轮箱31，转轴21的一端与齿轮箱31中的主动齿轮的齿轮孔为过盈配合。转轴21的转动带动该齿轮的转动，然后通过齿轮间的相互啮合，将机械能传给发电机3从而驱使发电机3进行发电。齿轮箱31起到传递动能和减速的作用。
[0032]由于潮流对水轮机I的冲击力巨大，密封圈42长期受到巨大的径向力，很容易发生弹性变形，从而导致密封圈42与转轴21之间不再密封，即密封圈42与转轴21之间存在空隙。由于润滑剂411原始是位于润滑剂腔421中，当润滑剂腔421存在空隙后，润滑剂411很可能流失，同时，外面的水也会携带泥沙等杂质从空隙中涌入。
[0033]以下详细介绍本实施例提供的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置4如何对位于水面下的轴系2进行保护。
[0034]由于润滑剂存储箱41位于水面P之上，而轴系2位于水面P之下，二者之间存在高度差。根据液体压强的计算公式，压强和深度(取压点到液面之间的高度)呈正比关系。位于润滑剂腔421内的润滑剂411由于由连通有润滑剂存储箱41的导管43输送，在密度一样的情况下，润滑剂腔421与导管43连通处的压强肯定大于同一水深处外部的压强。同时，由于液体能够传递压强，密封圈42密封处受到的内部压强肯定大于密封圈42密封处受到的外部压强。因此，润滑剂腔421始终处于一个“微正压”状态。
[0035]换言之，即便轴承22和转轴21之间无法实现密封，即密封圈42与转轴21之间存在空隙，润滑剂411也会在压差作用下不断从润滑剂存储箱41中流入到润滑剂腔421中，然后从空隙流出到密封圈42外，位于外面带有泥沙的水也不会从空隙流入到润滑剂腔421中，从而真正实现对轴系2的保护作用。
[0036]于第一实施例中，沿转轴21的轴向，轴承22设置有三个。于实际应用中，导管43还包括接头431，通过接头431，导管43可实现多路排布，从而三个轴承22内的润滑剂腔421可共用一个导管43的总路连通共同的润滑剂存储箱41。然而本实用新型对此不作任何限定。
[0037]于本实施例中，用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置4还包括检测模组45，设置于润滑剂存储箱41以检测润滑剂411是否减少。于实际应用中，检测模组45可为红外线感应器，检测润滑剂411于润滑剂存储箱41内的高度是否降低来判段润滑剂411是否减少。检测模组45也可为重力感应器，检测润滑剂411于润滑剂存储箱41内的质量是否减少来判断润滑剂411的量是否发生改变。润滑剂411的减少代表着轴系2的密封性能下降，从而提醒维修人员密封圈42已经老化或者发生了变形需要进行维修和更换。通过设置检测模组45，维修人员能够直观且及时地知道轴系2的状态，尤其是密封圈42的使用状态，并及时地对潮流能发电装置100进行维护。
[0038]于实际使用中，用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置4可还包括报警模块(图未示)，所述报警模块连接所述检测模组45。当检测模组45检测到润滑剂411减少时，报警模块发出警报。
[0039]于本实施例中，潮流能发电装置100还包括框架5，润滑剂存储箱41固定于框架5上。于本实施例中，框架5包括内框架51和外框架52，水轮机I设置于内框架51内，内框架51可分离地设置于外框架52内。
[0040]于实际应用中，可先将水轮机I固定在内框架51内，然后将多个内框架51分别固定在外框架52内，从而实现水轮机I的模块化安装以及阵列式分布。大大简化了安装程序，减少安装时间，降低海洋中安装难度。另外，由于密封圈42容易损坏和老化要进行更换，传统的海洋能发电装置将需要在水里进行维修。这样维修非常困难且费用庞大。然而，本实用新型的潮流能发电装置100可直接将内框架51和水轮机I组成的模块从水中取出，方便对水轮机I和轴系2进行维修或更换，实现潮流能发电装置100的快速维修，大大降低了维修成本。
[0041]图4所示为根据本实用新型第二实施例所述的潮流能发电装置的示意图。图5所示为图4中圆圈标识U的放大示意图。请一并参考图4和图5。
[0042]本实施例中的水轮机1、发电机3、润滑剂存储箱41、导管43、检测模组45和框架5的结构和连接关系如第一实施例所述，在此不再赘述。相同元件采用相同标号，以下仅就不同之处予以说明。
[0043]由于滚动轴承摩擦阻力小，易启动、载荷、转速及工作温度的适用范围比较广，旋转精度高，润滑、维修方便等一系列优点，本实用新型提供的潮流能发电装置中的轴承可采用滚动轴承，克服了现有技术中水下轴系只能使用水润滑的滑动轴承的技术壁垒。
[0044]于第二实施例中，轴承22’包括内圈221’、外圈222’和滚动体223’。内圈221’与转轴21’相配合并与转轴21’ 一起旋转，外圈222’与轴承座23’相配合起支撑作用。轴承22’将滑动轴承中转轴与轴承之间的滑动摩擦变为了位于内圈221’和外圈222’之间滚动体223’的滚动摩擦。
[0045]于本实施例中，轴系2’还包括轴承座23’，润滑剂腔421’由两个密封圈42’与轴承座23’和转轴21’形成，轴承22’的滚动体223’位于润滑剂腔421’内。具体而言，本实施例的轴承座23’包括两个端盖231’。端盖231’不仅起到轴承22’的轴向定位作用，还和密封圈42’ 一起起到防杂质和密封的作用。上下两个端盖231’、密封圈42’、转轴21’和周向的轴承座23’之间形成密封腔，轴承22’位于腔体内。
[0046]于第二实施例中，润滑剂411’为润滑油。一根导管43连通于上端盖231’处，另一根导管43连通于下端盖231’处。通过这种设置，轴承22’的滚动体223’浸润于润滑油中。
[0047]尽管润滑油的密度略小于水的密度，而压强和密度、深度均成正比关系，但是由于水面上的润滑剂存储箱41和水下润滑剂腔421’的高度差较大，经过计算，总体来说，润滑剂腔421’依旧处于一个“微正压”状态。换言之，即便位于下方的密封圈42’无法实现密封，润滑剂411’也会在压差作用下不断从润滑剂存储箱41中流入到润滑剂腔421’中，然后从空隙流出到密封圈42’外，位于外面带有泥沙的水也不会从空隙流入到润滑剂腔421’中，从而真正实现对轴系2’的保护作用。
[0048]综上所述，本实用新型提供的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置能有效保护外界杂质，尤其是水中的泥沙进入轴系，从而有效保护轴承的正常工作。本实用新型提供的潮流能发电装置，通过采用水下轴系转动保护装置，在延长轴承使用寿命的同时，大幅度降低了维修次数和维修成本，同时有效地保证了发电效率不受影响。另外，本实用新型提供的潮流能发电装置中的轴承可采用滚动轴承，克服了现有技术中水下轴系只能使用水润滑的滑动轴承的技术壁垒。
[0049]另外，通过设置检测模组，能够及时且直观地知道轴承的密封性是否降低，从而有效指导维修人员何时何处进行维修，提高维修的及时性和可靠性。通过将框架设为可分离的外框架和内框架，可以方便快捷地对水轮机和水下轴系转动保护装置进行维修或更换，大大降低了维修成本。
[0050]虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。
【权利要求】
1.一种用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置，适用于保护位于水面下的轴系，所述轴系包括转轴和至少一个轴承，所述轴承套设所述转轴，特征在于，所述用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置包括: 润滑剂存储箱，存储有润滑剂，所述润滑剂存储箱位于水面上； 至少两个密封圈，套设于转轴上，两个密封圈与轴系之间形成润滑剂腔； 导管，所述导管的一端连通所述润滑剂存储箱，另一端连通所述润滑剂腔。
2.根据权利要求1所述的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置，其特征在于，所述用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置还包括检测模组，设置于所述润滑剂存储箱以检测润滑剂是否减少。
3.根据权利要求1所述的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置，其特征在于，所述轴承为滑动轴承，所述润滑剂腔由两个密封圈与轴承和转轴形成。
4.根据权利要求1所述的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置，其特征在于，所述轴承为滚动轴承，所述轴系还包括轴承座，所述润滑剂腔由两个密封圈与轴承座和转轴形成，所述轴承的滚动体位于所述润滑剂腔内。
5.根据权利要求1所述的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置，其特征在于，所述润滑剂为润滑油或水。
6.一种潮流能发电装置，其特征在于，包括: 水轮机，位于水面下，所述水轮机的轴线方向垂直于水平面； 轴系，包括转轴和至少一个轴承，所述转轴穿设所述水轮机，所述转轴随所述水轮机的转动而转动，至少一个轴承套设所述转轴； 发电机，位于水面上且连接所述转轴的一端； 水下轴系转动保护装置，包括: 润滑剂存储箱，存储有润滑剂，所述润滑剂存储箱位于水面上； 至少两个密封圈，套设于转轴上，两个密封圈与轴承和转轴之间形成润滑剂腔； 导管，所述导管的一端连通润滑剂存储箱，另一端连通润滑剂腔。
7.根据权利要求6所述的潮流能发电装置，其特征在于，所述水下轴系转动保护装置还包括检测模组，设置于所述润滑剂存储箱以检测润滑剂是否减少。
8.根据权利要求6所述的潮流能发电装置，其特征在于，所述潮流能发电装置还包括框架，所述框架包括外框架和内框架，内框架可分离地设置于外框架内，水轮机设置于内框架内。
9.根据权利要求6所述的潮流能发电装置，其特征在于，所述轴承为滑动轴承，所述润滑剂腔由两个密封圈与轴承和转轴形成。
10.根据权利要求6所述的潮流能发电装置，其特征在于，所述轴承为滚动轴承，所述轴系还包括轴承座，所述润滑剂腔由两个密封圈与轴承座和转轴形成，所述轴承的滚动体位于所述润滑剂腔内。
【文档编号】F16C33/02GK204082424SQ201420359639
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】林东, 丁兴者, 甘敏, 陈历, 姜芳 申请人:杭州林东新能源科技股份有限公司