CN111288088A - 一种风力发电机组变桨轴承及其防护密封圈 - Google Patents

Abstract

一种风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其具有主密封体、凸台、多道封油唇、多道直密封唇及一道防尘唇，抗压能力强，密封效果良好，可杜绝轴承内部润滑油脂的渗漏。防护密封圈采用一道防尘唇、多道封油唇、多道直密封唇，增大变桨轴承内部润滑油脂向外侧渗漏的阻力，层层设防，可有效杜绝润滑油脂的渗漏；当变桨轴承在运转过程中，防护密封圈的密封结构将促使轴承内部废旧润滑油脂从轴承排脂孔排出，从而保证变桨轴承正常运行。

Description

一种风力发电机组变桨轴承及其防护密封圈

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组变桨轴承及其防护密封圈。

背景技术

变桨轴承是风力发电机组变桨系统的关键组成部分，其安装在140米的高空，工作环境比较恶劣，尤其是在暴风天气下，变桨轴承不仅承受着巨大的轴向载荷、径向载荷，同时还承受着较大的倾覆力矩，因此变桨轴承的产品质量好坏直接决定着风力发电机组能否正常运行。为了保证变桨轴承可靠性，延长其使用寿命，通常需要对变桨轴承进行良好的密封及润滑。随着风力发电机组运行时间的增加，由于变桨轴承防护密封圈的逐渐老化、内部润滑油脂逐渐变质、废旧油脂外排不畅、不完全回转造成内部压力不均等原因，会导致变桨轴承防护密封圈处出现不同程度的渗漏油脂问题，如果不及时处理将会造成变桨轴承润滑不良，从而影响变桨轴承的使用寿命，进而影响风力发电机组的正常运行。

目前，风力发电机组变桨轴承使用密封圈的结构如授权公告号CN 209026199 U、名称“一种风电转盘轴承双唇密封结构”的中国实用新型专利中所公开的密封圈结构，如图1所示：该风电转盘轴承具有相配合的外圈和内圈，双唇密封圈装于外圈和内圈之间，所述外圈具有外圈端面和外圈轴面，内圈具有内圈端面和内圈轴面，所述双唇密封圈具有环形的安装柄、防尘唇和封油唇，所述双唇密封圈还具有环形的外挡肩和内挡肩，外挡肩和内挡肩朝向安装柄的一侧分别具有外环形面和内环形面，外圈轴向上开设有径向沟槽，所述安装柄置于径向沟槽内，双唇密封圈上环形的防尘唇和封油唇分别抵靠在所述内圈的内圈端面和内圈轴面上。

该双唇密封圈的结构存在两个缺陷：第一缺陷是密封圈仅有一道封油唇和防尘唇，密封结构过于简单，当变桨轴承不完全回转时，内部润滑油脂会向变桨轴承外侧移动，继而从封油唇与变桨轴承外圈之间的间隙向外侧渗漏。外侧的防尘唇无法对渗漏油脂进行有效防护，从而导致变桨轴承内部的润滑油脂继续渗漏到外部空间。随着风力发电机组变桨轴承的长时间运行，变桨轴承内部润滑油脂会持续渗漏，造成内部润滑油脂严重缺失，进而影响变桨轴承的正常运行。第二缺陷是密封圈的安装柄结构无有效防脱出设计，安装柄上下方虽然有2个半圆形限位凸台，但是当变桨轴承不完全回转时，内部润滑油脂在压力作用下会向变桨轴承外侧移动，会使安装柄轻易从内圈径向沟槽中脱出，从而导致双唇密封圈从转盘轴承上脱落，造成转盘轴承内部润滑油脂大量渗漏的问题，最终将影响变桨轴承的正常运行。

近年来国内各风机制造商以及风电轴承供应商在解决变桨轴承渗漏油脂问题上缺乏合作，虽然有一些研究思路和方向，但研究不够深入、不够彻底，并没有从根本上有效解决或减少变桨轴承渗漏油脂的问题，因此有必要对目前变桨轴承防护密封圈的结构进行创新设计，为解决变桨轴承渗漏油脂问题提供新方向或系统化的思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机组变桨轴承及其防护密封圈，其具有多道封油唇、多道直密封唇及一道防尘唇，抗压能力强，密封效果良好，可杜绝轴承内部润滑油脂的渗漏。防护密封圈不仅可以用在变桨轴承，同时还可以应用在偏航轴承等转盘类轴承中。

为达到上述目的，本发明的风力发电机组变桨轴承及其防护密封圈采用如下技术方案：

一种风力发电机组变桨轴承防护密封圈，包括主密封体、凸台、防尘唇、多道封油唇和多道直密封唇；所述主密封体与所述凸台、防尘唇、多道封油唇和多道直密封唇一体形成；

所述凸台与所述防尘唇位于主密封体同一侧，且距离一定间隔；

所述多道直密封唇位于主密封体另一侧，且由至少一道封油唇间隔开；

所述多道封油唇与变桨轴承的第一轴承套圈及第二轴承套圈密封抵接。

有益效果：防护密封圈采用一道防尘唇、多道封油唇、多道直密封唇，增大变桨轴承内部润滑油脂向外侧渗漏的阻力，层层设防，可有效杜绝润滑油脂的渗漏；当变桨轴承在运转过程中，防护密封圈的密封结构将促使轴承内部废旧润滑油脂从轴承排脂孔排出，从而保证变桨轴承正常运行。

优选地，所述多道封油唇中的第一道封油唇位于所述主密封体的另一侧，为斜矩形结构，外侧面为凸起的弧面，第一道封油唇前端与第一轴承套圈的外圆表面的凹槽紧密抵靠，末端与第二轴承套圈的内圆表面紧密抵靠。

有益效果：第一道封油唇外侧凸起的弧面有利于抵消变桨轴承内部的油压；第一道封油唇结构既能防止轴承内部废旧润滑油脂从封油唇与轴承内套圈之间的间隙渗漏，又可防止从封油唇与轴承外套圈之间的间隙渗漏。

优选地，所述多道封油唇中的第二道、第三道封油唇位于所述主密封体的一端，与第一轴承套圈外圆周面上的密封摩擦槽紧密抵靠，且所述第二道、第三道封油唇的形状与所述密封摩擦槽的形状相匹配。

有益效果：第二道、第三道封油唇在变桨轴承运转过程中，与变桨轴承上的密封摩擦槽互相摩擦，两者之间基本无间隙。因防护密封圈为丁晴橡胶制造具有一定的弹性，因此既能保证变桨轴承内、外套圈正常运转，又能防止从第一道封油唇渗漏出来的废旧油脂继续向外侧渗漏。

优选地，所述多道封油唇中的第四、第五道封油唇位于第一道直密封唇、第二道直密封唇和第三道直密封唇之间，用于隔开三道直密封唇，并与第二轴承套圈的嵌槽相接触。

有益效果：第四、第五道封油唇可防止变桨轴承内部废旧润滑油脂继续向外部渗漏。

优选地，所述防尘唇外形结构为鱼鳍状，末端与变桨轴承内套圈的外圆表面紧密抵靠。

有益效果：鱼鳍状的防尘唇可保证与变桨轴承内套圈外圆周面紧密贴合，防尘唇具有双向防护的特点，既能防止变桨轴承内部废旧润滑油脂继续向外侧渗漏，又能防止空气中的灰尘、杂质或其他有害物质进入到轴承内部，从而影响变桨轴承的正常运行。

优选地，所述多道直密封唇中的第一道直密封唇位于第一道封油唇和第四道封油唇之间，与第二轴承套圈挡油环的上表面相接触。有益效果：第一道直密封唇可防止变桨轴承内部废旧润滑油脂从轴承内外套圈之间的间隙渗漏。

优选地，所述多道直密封唇中的第二道直密封唇位于第四道封油唇和第五道封油唇之间，与第二轴承套圈上表面相接触；所述多道直密封唇中的第三道直密封唇位于第五道封油唇的另一侧，与第二轴承套圈上表面相接触。

有益效果：第二、第三道直密封唇可防止变桨轴承内部废旧润滑油脂继续向外部渗漏。

优选地，所述凸台外形结构为工字型，凸台上表面呈平面状，与防尘唇之间间隔开以留出工具的操作空间。

有益效果：在安装防护密封圈时，可使用带滚轮结构的操作工具沿凸台上表面进行滚压。因凸台结构类似工字钢，同时凸台上表面呈平面状，与防尘唇之间预留了工具操作空间，因此可保证操作工具能顺利作业，将防护密封圈压实，保证防护密封圈与变桨轴承内套圈、外套圈的相关部位紧密抵靠，进而保证防护密封圈的密封效果。

优选地，所述第一轴承套圈和第二轴承套圈分别为变桨轴承内套圈和变桨轴承外套圈；

或，所述第一轴承套圈和第二轴承套圈分别为变桨轴承外套圈和变桨轴承内套圈。

有益效果：防护密封圈安装在变桨轴承内套圈和外套圈的上下端，且方向相反，轴承内套圈和外套圈设置相应的槽与其配合，采用相同结构的防护密封圈即可起到密封的作用。

本发明的另一方面提供了一种风力发电机组变桨轴承，包括第一变桨轴承套圈、第二变桨轴承套圈和安装于第一变桨轴承套圈、第二变桨轴承套圈之间的变桨轴承防护密封圈；

所述第一变桨轴承套圈的一端设置有嵌槽和挡油环，另一端设置有密封摩擦槽和凹槽；

所述第二变桨轴承套圈与所述第一变桨轴承套圈的一端对应的一端设置有密封摩擦槽和凹槽，与所述第一变桨轴承套圈的另一端对应的另一端设置有嵌槽和挡油环；

所述变桨轴承防护密封圈为如前所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈。

有益效果：具有该防护密封圈的发电机组变桨轴承，可有效杜绝润滑油脂的渗漏；当变桨轴承在运转过程中，防护密封圈的密封结构将促使轴承内部废旧润滑油脂从轴承排脂孔排出，从而保证变桨轴承正常运行。

综上所述，本发明提供了一种风力发电机组变桨轴承及其防护密封圈，该防护密封圈具有主密封体、凸台、多道封油唇、多道直密封唇及一道防尘唇，抗压能力强，密封效果良好，可杜绝轴承内部润滑油脂的渗漏。防护密封圈采用一道防尘唇、多道封油唇、多道直密封唇，增大变桨轴承内部润滑油脂向外侧渗漏的阻力，层层设防，可有效杜绝润滑油脂的渗漏；当变桨轴承在运转过程中，防护密封圈的密封结构将促使轴承内部废旧润滑油脂从轴承排脂孔排出，从而保证变桨轴承正常运行。

附图说明

图1是现有技术中风电转盘轴承双唇密封结构示意图；

图2是本发明的风力发电机组变桨轴承防护密封圈具体实施例1的安装示意图；

图3为图2中防护密封圈安装示意图的局部放大图；

图4为图2中变桨轴承防护密封圈的结构图；

图5为图2中变桨轴承防护密封圈配套外套圈的结构图；

图6为图2中变桨轴承防护密封圈配套内套圈的结构图。

图中：1-变桨轴承防护密封圈，2变桨轴承外套圈，3-变桨轴承内套圈，11-凸台，12-主密封体，13-防尘唇，14-第三道封油唇，15-第二道封油唇，16-第一道封油唇，17-第一道直密封唇，18-第四道封油唇，18’-第五道封油唇，19-第二道直密封唇，19’-第三道直密封唇，21-嵌槽，22-挡油环，23-密封摩擦槽，31-嵌槽，32-挡油环，33-密封摩擦槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

如图2和3所示，一种风力发电机组变桨轴承包括变桨轴承外套圈2和变桨轴承内套圈3，以及设置在变桨轴承外套圈2和变桨轴承内套圈3之间以起到密封作用的变浆轴承防护密封圈1。防护密封圈1包括主密封体、凸台、防尘唇、多道封油唇和多道直密封唇；主密封体与所述凸台、防尘唇、多道封油唇和多道直密封唇一体形成；凸台与所述防尘唇位于主密封体同一侧，且距离一定间隔；多道直密封唇位于主密封体另一侧，且由一道封油唇间隔开；多道封油唇与变桨轴承的第一轴承套圈及第二轴承套圈密封抵接。

具体的，如图4所示，变桨轴承防护密封圈1，其外观形状类似“鱼骨”状，依据使用效果其结构分为凸台11、主密封体12、防尘唇13、第一道封油唇16、第二道封油唇15、第三道封油唇14、第四道封油唇18、第五道封油唇18’、第一道直密封唇17、第二道直密封唇19和第三道直密封唇19’等部分。变桨轴承防护密封圈1采用了一道防尘唇、五道封油唇、三道直密封唇，可对变桨轴承内部润滑油脂进行有效密封，杜绝润滑油脂的渗漏。当变桨轴承在运转过程中，防护密封圈的密封结构将促使轴承内部废旧润滑油脂从轴承排脂孔排出，从而保证变桨轴承正常运行。

如图2、图3所示，当变桨轴承防护密封圈1安装时，可使用带滚轮结构的操作工具对凸台11进行滚压，因凸台11结构类似工字钢，同时凸台11上表面呈平面状，与防尘唇13之间预留了工具操作空间，因此可保证操作工具能顺利作业，将变桨轴承防护密封圈1压实，保证其与变桨轴承外套圈2、变桨轴承内套圈3的相关部位紧密抵靠，保证密封效果。

所述第一道封油唇16整体为斜矩形结构，外侧面为凸起的弧面，第一道封油唇16前端与变桨轴承内套圈3的外圆表面的V型凹槽紧密抵靠，末端与变桨轴承外套圈2的内圆表面紧密抵靠。第一道封油唇16外侧凸起的弧面有利于抵消变桨轴承内部的油压；第一道封油唇16结构既能防止轴承内部废旧润滑油脂从封油唇与变桨轴承内套圈3之间的间隙渗漏，又可防止从封油唇与变桨轴承外套圈2之间的间隙渗漏。

所述第二道封油唇15、第三道封油唇14整体呈鱼尾状，与变桨轴承内套圈3外圆周面上的密封摩擦槽33紧密抵靠。第二道封油唇15、第三道封油唇14在变桨轴承运转过程中，与变桨轴承内套圈3上的密封摩擦槽33互相摩擦，两者之间基本无间隙。因变桨轴承防护密封圈1为丁晴橡胶制造具有一定的弹性，因此既能保证变桨轴承内外套圈正常运转，又能防止从第一道封油唇16渗漏出来的废旧油脂继续向外侧渗漏。

所述防尘唇13外形结构类似鱼鳍，末端与变桨轴承内套圈3的外圆表面紧密抵靠。防尘唇13具有双向防护的特点，既能防止变桨轴承内部废旧润滑油脂继续向外侧渗漏，又能防止空气中的灰尘、杂质或其他有害物质进入到轴承内部，从而影响变桨轴承的正常运行。

所述第一道直密封唇17与变桨轴承外套圈2挡油环22的上表面相接触。第一道直密封唇17可防止变桨轴承内部废旧润滑油脂从轴承内外套圈之间的间隙渗漏。

所述第四道封油唇18和第五道封油唇19’与变桨轴承外套圈2的嵌槽21相接触。第四道封油唇18和第五道封油唇19’可防止变桨轴承内部废旧润滑油脂继续向外部渗漏。

所述第二道直密封唇19和第三道直密封唇19’与变桨轴承外套圈2上表面相接触。第二道直密封唇19和第三道直密封唇19’可防止变桨轴承内部废旧润滑油脂继续向外部渗漏。

所述凸台11外形结构类似工字钢，凸台11上表面呈平面状，同时与防尘唇13之间保留了工具的操作空间。在安装变桨轴承防护密封圈1时，可使用带滚轮结构的操作工具沿凸台11上表面进行滚压，将变桨轴承防护密封圈1压实，保证变桨轴承防护密封圈1与变桨轴承内套圈3、变桨轴承外套圈2的相关部位紧密抵靠，进而保证变桨轴承防护密封圈1的密封效果。

如图5所示，在变桨轴承外套圈2上设置有嵌槽21、挡油环22、密封摩擦槽23和V型凹槽，分别与变桨轴承防护密封圈1的各部位紧密抵靠，从而起到杜绝变桨轴承内部废旧润滑油脂向外侧渗漏的效果。

如图6所示，在变桨轴承内套圈3上设置有嵌槽31、挡油环32、密封摩擦槽33和V型凹槽，分别与变桨轴承防护密封圈1的各部位紧密抵靠，从而起到杜绝变桨轴承内部废旧润滑油脂向外侧渗漏的效果。

综上所述，本发明提供了一种风力发电机组变桨轴承及其防护密封圈，该密封圈具有主密封体、凸台、多道封油唇、多道直密封唇及一道防尘唇，抗压能力强，密封效果良好，可杜绝轴承内部润滑油脂的渗漏。防护密封圈采用一道防尘唇、多道封油唇、多道直密封唇，增大变桨轴承内部润滑油脂向外侧渗漏的阻力，层层设防，可有效杜绝润滑油脂的渗漏；当变桨轴承在运转过程中，防护密封圈的密封结构将促使轴承内部废旧润滑油脂从轴承排脂孔排出，从而保证变桨轴承正常运行。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其特征在于，包括主密封体、凸台、防尘唇、多道封油唇和多道直密封唇；所述主密封体与所述凸台、防尘唇、多道封油唇和多道直密封唇一体形成；

所述凸台与所述防尘唇位于主密封体同一侧，且距离一定间隔；

所述多道直密封唇位于主密封体另一侧，且由至少一道封油唇间隔开；

所述多道封油唇与变桨轴承的第一轴承套圈及第二轴承套圈密封抵接。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其特征在于，所述多道封油唇中的第一道封油唇位于所述主密封体的另一侧，为斜矩形结构，外侧面为凸起的弧面，第一道封油唇前端与第一轴承套圈的外圆表面的凹槽紧密抵靠，末端与第二轴承套圈的内圆表面紧密抵靠。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其特征在于，所述多道封油唇中的第二道、第三道封油唇位于所述主密封体的一端，与第一轴承套圈外圆周面上的密封摩擦槽紧密抵靠，且所述第二道、第三道封油唇的形状与所述密封摩擦槽的形状相匹配。

4.根据权利要求1-3任一项所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其特征在于，所述多道封油唇中的第四、第五道封油唇位于第一道直密封唇、第二道直密封唇和第三道直密封唇之间，用于隔开三道直密封唇，并与第二轴承套圈的嵌槽相接触。

5.根据权利要求1-4任一项所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其特征在于，所述防尘唇外形结构为鱼鳍状，末端与第一轴承套圈的外圆表面紧密抵靠。

6.根据权利要求4所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其特征在于，所述多道直密封唇中的第一道直密封唇位于第一道封油唇和第四道封油唇之间，与第二轴承套圈挡油环的上表面相接触。

7.根据权利要求6所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其特征在于，所述多道直密封唇中的第二道直密封唇位于第四道封油唇和第五道封油唇之间，与第二轴承套圈上表面相接触；所述多道直密封唇中的第三道直密封唇位于第五道封油唇的另一侧，与第二轴承套圈上表面相接触。

8.根据权利要求1所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其特征在于，所述凸台外形结构为工字型，凸台上表面呈平面状，与防尘唇之间间隔开以留出工具的操作空间。

9.根据权利要求1-8任一项所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈，其特征在于，所述第一轴承套圈和第二轴承套圈分别为变桨轴承内套圈和变桨轴承外套圈；

或，所述第一轴承套圈和第二轴承套圈分别为变桨轴承外套圈和变桨轴承内套圈。

10.一种风力发电机组变桨轴承，其特征在于，包括第一变桨轴承套圈、第二变桨轴承套圈和安装于第一变桨轴承套圈、第二变桨轴承套圈之间的变桨轴承防护密封圈；

所述第一变桨轴承套圈的一端设置有嵌槽和挡油环，另一端设置有密封摩擦槽和凹槽；

所述第二变桨轴承套圈与所述第一变桨轴承套圈的一端对应的一端设置有密封摩擦槽和凹槽，与所述第一变桨轴承套圈的另一端对应的另一端设置有嵌槽和挡油环；

所述变桨轴承防护密封圈为根据权利要求1-9任一项所述的风力发电机组变桨轴承防护密封圈。

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