阅读说明：本技术 一种脉动流强化冷却轴承座装置 (pulsating flow enhanced cooling bearing seat device ) 是由 王军 陈浩 马李琛 侯宇 林小龙 李彪 刘炜 陈宁 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种脉动流强化冷却轴承座装置,所述脉动流强化冷却轴承座装置包括密封圈、轴承端盖、垫圈、整体式轴承座、轴承和轴套,所述整体式轴承座的两端分别通过轴承套接在主轴上,所述轴承靠近所述整体式轴承座的内侧设置有轴套,所述整体式轴承座的两端外侧设置有所述轴承端盖,所述轴承端盖与主轴之间通过密封圈密封,所述整体式轴承座与轴承端盖之间设置有所述垫圈；所述带螺旋肋片的轴套镜像对称的套接在主轴上,冷却水箱的两端设置有接口,所述接口通过卡套接头及管路连接到所述整体式轴承座上；所述空腔内填充有冷却介质,所述整体式轴承座的中部下表面开设有冷却介质出口。有益效果为：具有结构简单、冷却换热效率高、安装维护方便、无需额外动力源的特点。(The invention discloses pulsating flow enhanced cooling bearing pedestal devices, which comprise a sealing ring, bearing end covers, gaskets, an integral bearing pedestal, a bearing and a shaft sleeve, wherein two ends of the integral bearing pedestal are respectively sleeved on a main shaft through the bearing, the bearing is provided with the shaft sleeve close to the inner side of the integral bearing pedestal, the bearing end covers are arranged on the outer sides of the two ends of the integral bearing pedestal, the bearing end covers and the main shaft are sealed through the sealing ring, the gaskets are arranged between the integral bearing pedestal and the bearing end covers, the shaft sleeves with spiral fins are sleeved on the main shaft in a mirror symmetry manner, two ends of a cooling water tank are provided with interfaces, the interfaces are connected to the integral bearing pedestal through a clamping sleeve joint and a pipeline, a cooling medium is filled in a cavity, and the lower surface of the middle part of the integral bearing pedestal is provided with a cooling medium outlet.)

一种脉动流强化冷却轴承座装置

技术领域

本发明涉及轴承座及轴冷却技术领域，具体为一种适用于高温风机的脉动流强化冷却轴承座装置。

背景技术

离心风机是一种常见的气体输送装置，广泛应用于各个行业。在离心风机内部，叶轮的机械能转换为输送气体的动能，在离心风机外部，电动机通过传动装置将轴功率输入离心风机。传动装置包括主轴、轴承座、滚动轴承及联轴器。对于高温离心风机，输送的高温气体的热量通过叶轮、主轴传递到轴承和发电机转子，如果不采取有效措施，会导致轴承和发电机转子温度过高，影响设备的正常运转和工作寿命。同时，对于高转速、长时间运行的离心风机，其轴承处会产生热量，需要采取措施控制轴承的温度，保证设备的正常运转。申请号为CN201720079458.X的中国实用新型专利中，通过在主轴上设置单独的冷却水包，冷却水包壁面与主轴面接触，热量通过接触面传导到冷却水包壁面，冷却介质流经冷却水包的冷却腔，实现对主轴的冷却。但是冷却水包壁面与主轴滑动接触，接触热阻较大，冷却效果有限。

申请号为CN201120223303.1的中国实用新型专利中，通过设置冷却介质与主轴直接接触，流动的冷却介质直接流经主轴表面，实现对主轴的冷却，但冷却介质与主轴的换热面积有限，换热效果有待进一步强化。

为了解决上述离心风机设备以及高温离心风机设备存在的问题，必须强化传动装置的散热或者改进传动形式（阻断或者减少主轴向发电机转子传递热量）。

发明内容

为了解决现有技术方案的缺陷，发明了一种适用于高温离心风机的脉动流强化冷却轴承座装置，可更加有效的解决高温离心风机轴承冷却和降低主轴向发电机转子传热的问题，具有结构简单、效率高、安装维护方便、无需额外动力源的特点。

在高温风机运行过程中，高温烟气的热量将通过叶轮传递到主轴，导致主轴温度升高。同时主轴高速旋转，在轴承内部会产生大量的热量，使轴承温度升高。为了在轴承座中实现主轴的散热，在主轴上设置带有螺旋肋片的轴套，该部件与主轴过盈配合，保证主轴旋转时轴套和主轴不发生相对滑动，且有助于降低轴套与主轴的接触热阻，有利于热量从主轴传递到轴套。肋片的存在增大换热部件与冷却介质的换热面积，提高了换热效率。在轴套推动冷却介质流动的过程中，冷却腔内部流场复杂，除了螺旋向前的主流外，还有存在于肋片顶部和轴承座内壁之间的短路流，使得对流换热得到了极大的强化，进一步提高了换热效率。在主轴上安装两个螺旋方向相反的螺旋肋片轴套时要求轴套镜像对称。

置于水箱中的铜质散热盘管连接轴承座散热腔的两端和中部，形成两个闭合的冷却回路。带螺旋肋片的轴套根据主轴的旋转方向选择合适的布置方式，保证当主轴转动时带动螺旋肋片的轴套同时旋转，带动腔体内的冷却介质从整体式轴承座的两侧向中部运动，冷却腔内部的冷却介质吸收主轴和轴承的热量，温度升高，在轴套的推动下从整体式轴承座中部的冷却介质出口流出，流经置于外部冷却水箱中的冷却盘管，温度降低，通过置于轴承座两侧的冷却介质入口重新回到轴承座内的冷却腔中，从而实现了对主轴和轴承的循环冷却。

由于螺旋肋片垂直于轴线的横截面是不对称的，会在轴承座内部空腔两侧和中部尤其是冷却介质的进出口以及与其连接的冷却孔道中引起流动参数周期性波动，流动参数波动会随冷却介质传递到冷却盘管中，这种流动参数包括流量和压力等随时间周期性变化的脉动流在一定程度上能强化对流换热过程，能够提高冷却空腔内、加热盘管以及冷却孔道中的换热效率。

本发明具有以下优点：

1通过采用带有螺旋肋片的轴套，利用主轴的转速，实现了闭式冷却循环，无需外部动力源，无需增设传动装置，结构简单，安装方便。

2闭式循环中，冷却介质流经轴承和主轴，直接与待换热部件接触，能够对待换热部件起到很好的冷却作用。

3带有螺旋肋片的轴套与主轴过盈配合，降低了接触热阻，使得主轴的热量能有效地传递到轴套中。轴套上的螺旋肋片增大了冷却腔内部的换热面积，强化了冷却效果。

4主轴运转过程中轴承座内部冷却腔中复杂的流场使得肋片表面的对流换热得以强化。高温烟气通过叶轮传递到主轴的热量通过轴套传递给冷却介质，有效的控制了主轴的温度，防止过多的热量通过主轴传递到电机转子。

5带螺旋肋片的轴套横截面不对称，主轴转速恒定时，在冷却介质的出口处会产生流动参数周期性变化的脉动流。利用镜像对称的螺旋肋片套管的结构可以使两侧产生的脉动叠加，脉动幅度增大，产生更加稳定的脉动流，获得比较稳定的强化换热效果。

6根据主轴旋转方向设置轴套的安装方向，保证在轴套跟随主轴旋转的时候，推动冷却腔内的冷却介质从两测流向中部，从而在冷却腔两侧形成负压，有利于轴承座两侧端盖与主轴间的密封。

附图说明：

图1本发明装置原理图

图2带螺旋肋片的轴套在主轴上的布置方式、轴套横截面中心不对称

图3第二种技术方案装置原理图

图4第三种技术方案装置原理图

1-冷却水箱、 2-冷却盘管、 3-冷却盘管出口、 4-卡套接头、 5-冷却介质入口、 6-冷却盘管入口 、7-冷却介质出口、 8-密封圈、 9-轴承端盖、 10-垫圈、 11-带螺旋肋片的轴套、 12-注油孔、 13-整体式轴承座、 14-轴套、 15-轴承、 16-主轴 、17-轴承座冷介质却入口、 18-冷却盘管出口、 19-冷却水箱敞口、 20-冷却水、 21-冷却水箱泄放口。

具体实施方式

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实施方式一：

如图1及图2所示，所述脉动流强化冷却轴承座装置包括密封圈8、轴承端盖9、垫圈10、整体式轴承座13、轴承15和轴套14，所述整体式轴承座13的两端分别通过轴承15套接在主轴16上，所述轴承15靠近所述整体式轴承座13的内侧设置有轴套14，所述整体式轴承座13的两端外侧设置有所述轴承端盖9，所述轴承端盖9与主轴之间通过密封圈8密封，所述整体式轴承座13与轴承端盖9之间设置有所述垫圈10；所述带螺旋肋片的轴套11镜像对称的套接在主轴上，冷却水箱1的两端设置有接口，所述接口通过卡套接头4及管路连接到所述整体式轴承座13上；所述空腔内填充润滑油作为冷却介质，所述整体式轴承座13的中部下表面开设有冷却介质出口5。所述整体式轴承座13的中部上表面开设有冷却介质入口5。

所述冷却水箱1的中部设置有中部接口，所述中部接口通过管路连接到所述冷却盘管入口6上，所述冷却盘管2设置在所述冷却水箱1内，其左右两端分别连接在所述冷却水箱1两端的接口上，所述冷却盘管2的中部连接有三通管件，所述三通管件的其中一个出口通过管路与所述冷却盘管入口6相连。

所述冷却水箱1上部为敞口结构，其内填充有冷却水20，在冷却水箱1的下部设置有冷却水箱泄放口21。

实施方式二：

如图3所示，所述脉动流强化冷却轴承座装置包括密封圈8、轴承端盖9、垫圈10、整体式轴承座13、轴承15和轴套14，所述整体式轴承座13的两端分别通过轴承15套接在主轴16上，所述轴承15靠近所述整体式轴承座13的内侧设置有轴套14，所述整体式轴承座13的两端外侧设置有所述轴承端盖9，所述轴承端盖9与主轴之间通过密封圈8密封，所述整体式轴承座13与轴承端盖9之间设置有所述垫圈10；所述带螺旋肋片的轴套11镜像对称的套接在主轴上，冷却水箱1的两端设置有接口，所述接口通过卡套接头4及管路连接到所述整体式轴承座13上；所述空腔内填充有冷却介质，所述整体式轴承座13的中部下表面开设有冷却介质出口5。所述整体式轴承座13的中部上表面开设有冷却介质入口5。

所述整体式轴承座13靠近所述带螺旋肋片的轴套11一侧与主轴16之间设置有密封圈8，所述整体式轴承座13内部形成腔体包裹着主轴16。

冷却介质不与轴承15直接接触，通过延伸到整体式轴承座13两端的冷却空腔实现轴承15的冷却。同时，冷却水箱1中取消了加热盘管，在带螺旋肋片的轴套11的驱动下，冷却水在冷却水箱1和冷却空腔之间进行交换，从而实现了整体式轴承座13和主轴16的冷却散热。

实施方式三

如图4所示，所述脉动流强化冷却轴承座装置包括密封圈8、轴承端盖9、垫圈10、整体式轴承座13、轴承15和轴套14，所述整体式轴承座13的两端分别通过轴承15套接在主轴16上，所述轴承15靠近所述整体式轴承座13的内侧设置有轴套14，所述整体式轴承座13的两端外侧设置有所述轴承端盖9，所述轴承端盖9与主轴之间通过密封圈8密封，所述整体式轴承座13与轴承端盖9之间设置有所述垫圈10；所述带螺旋肋片的轴套11镜像对称的套接在主轴上，冷却水箱1的两端设置有接口，所述接口通过卡套接头4及管路连接到所述整体式轴承座13上；所述空腔内填充有冷却介质，所述整体式轴承座13的中部下表面开设有冷却介质出口5。所述整体式轴承座13的中部上表面开设有冷却介质入口5。

若干个所述冷却介质入口5排布在所述整体式轴承座13两端周向上，所述冷却介质出口7排布在所述整体式轴承座13中部沿周向。采用空气作为冷却介质。

与前两种技术方案相比取消了冷却水箱，装置相对简化。在轴承座两侧和中部沿周向设有多条冷却孔道，冷却孔道连接轴承座内部冷却空腔和外界环境。在带有螺旋肋片的套管的驱动下，实现了冷却腔内部空气与外界空气的交换，从而实现了轴承座和主轴的冷却散热。

以上所述仅为本发明的优选方案，并非作为对本发明的进一步限定，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的各种等效变化均在本发明的保护范围之内。