一种水冷套管组件及高温风机轴承水冷却装置的制作方法

本实用新型属于风机轴承水冷却技术领域，具体的说，是关于一种水冷套管组件及高温风机轴承水冷却装置。

背景技术：

传统高温风机(温度达400-650℃)，其传动部采用脂润滑加轴承箱体+水冷模式。采用空心主轴加强散热并辅加散热叶轮，以减少机壳内介质温度传递到轴承上而影响轴承寿命。

传统的高温风机传动部采用轴承箱水冷，一般是通过轴承箱的端盖构造简易水道进行循环水对冲冷却，进水接头与进水管连接，出水接头与出水管连接，进而降低传导到轴承的温升。

但是，当传动部使用轴承座时，因目前市场上绝大部分研发和应用的轴承座都不带水冷却装置。因此，配置空心轴+散热叶轮时，实际使用效果差，转速较高时热量更易传导到轴承表面造成轴承温度上升，进而影响轴承寿命。为日后正常生产、运行与维护埋下隐患。因此有必要设计一款适用于轴承座和轴承箱的高温风机轴承水冷却装置。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的是提供一种水冷套管组件，以解决现有的高温风机的水冷组件适用性差的问题。本实用新型的第二个目的是提供一种高温风机轴承水冷却装置，以解决现有的高温风机冷却效果差、轴承使用寿命低的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

作为本实用新型的第一个方面，一种水冷套管组件，包括水冷长套管、水冷短套管和轴端锁紧盖板，

所述水冷长套管的右端设有十字榫头a，所述十字榫头a搭设在高温风机的主轴内的长孔上；

所述轴端锁紧盖板上设有阶梯孔，阶梯孔的左端大、右端小，所述阶梯孔的左端的内径与十字榫头a相匹配，使用时，十字榫头a插接在所述轴端锁紧盖板的阶梯孔的左端，所述轴端锁紧盖板的两端分别与主轴和旋转接头可拆卸连接；

所述水冷短套管的左端插入所述轴端锁紧盖板的阶梯孔内，并且与水冷长套管的右端插接连接，所述水冷短套管的右端设有十字榫头c，所述十字榫头c与旋转接头可拆卸连接；

所述水冷长套管与主轴内的长孔之间形成第一回水通道，所述水冷长套管与轴端锁紧盖板的阶梯孔之间形成第二回水通道，水冷短套管的十字榫头c与旋转接头的外孔形成第三回水通道，所述水冷短套管和水冷长套管均为进水通道。

根据本实用新型，所述主轴的长孔为阶梯状长孔。

根据本实用新型，所述十字榫头c与旋转接头的十字榫槽b可拆卸连接。

根据本实用新型，所述轴端锁紧盖板设有十字榫槽a，所述十字榫槽a与水冷长套管的十字榫头a相匹配，从而使得水冷长套管的径向被固定，防止径向发生转动。

根据本实用新型，所述水冷长套管上设有一组或多组十字榫头b，所述十字榫头b抵靠在主轴的长孔的内壁上，起支撑作用，防止主轴变形。使用时，可以根据主轴的长度来设计水冷长套管上的十字榫头b的数量。

根据本实用新型，所述轴端锁紧盖板上设有若干第一安装孔和第二安装孔，若干固定件通过第一安装孔和主轴的端面，将轴端锁紧盖板与主轴的端面固定连接，若干固定件通过第二安装孔和旋转接头，将所述旋转接头与轴端锁紧盖板固定连接。

作为本实用新型的第二个方面，一种高温风机轴承水冷却装置，包括主轴、上述所述的水冷套管组件和旋转接头，所述主轴的左端为叶轮端，所述主轴的右端的内部设有长孔，所述水冷长套管的十字榫头a卡接在主轴的长孔上，水冷长套管的左端插设在所述长孔内，并且与阶梯状长孔之间留有水循环缓冲空间，该阶梯状长孔与十字榫头a配合设置，十字榫头a起到轴向定位作用，可以防止主轴运转时，水冷长套管发生轴向串动，提高该结构的稳定性，同时，可以确保水循环缓冲空间恒定；所述水冷长套管与主轴的长孔之间形成回水通道，水冷长套管为进水通道。

根据本实用新型，所述主轴的长孔为阶梯状长孔。

根据本实用新型，所述水循环缓冲空间的长度为50-100mm。

本实用新型的水冷套管组件，其有益效果是：

1、水冷套管组件采用水冷长套管、水冷短套管和轴端锁紧端盖相配合的方式，其安装和拆卸方便，制造和检修维护成本低；

2、水冷长套管、主轴、轴端锁紧盖板装配后，水冷长套管的十字榫头a起到轴向定位，可以防止主轴运转时，水冷长套管发生轴向串动，提高该结构的稳定性；

3、水冷套管组件适用于主轴内设有长孔的高温风机，使用时，在水冷套管组件的末端配合旋转接头使用即可。

4、该水冷套管组件的适用范围广，可用于传动部使用轴承箱的高温风机，也适用于传动部使用轴承座的高温风机。

本实用新型的高温风机轴承水冷却装置，其有益效果是：

1、主轴的水冷效果好，可承受风机介质500～800℃高温状况，轴承连续运转120分钟，轴承表面温升未超过40℃，避免轴承座或传动箱体承受风机壳体内温度热传导效应，可靠的保证了风机轴承寿命；

2、相对传统散热方式，风机在同机号情况下，主轴转速可提升20～35％；

3、其适用范围广，可用于传动部使用轴承箱的高温风机，也适用于传动部使用轴承座的高温风机。

附图说明

图1为本实用新型的水冷套管组件的结构示意图。

图2为图1的a-a的截面示意图。

图3为图1的f的局部放大示意图。

图4为图3的b-b的截面示意图。

图5为高温风机的主轴的结构示意图。

图6为图5的e的局部放大示意图。

图7为轴端锁紧盖板的结构示意图。

图8为轴端锁紧盖板的左视图示意图。

图9为本实用新型的高温风机轴承水冷却装置的结构示意图。

图10为旋转接头的结构示意图。

图11为第一回收通道的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体附图，对本实用新型的水冷套管组件和高温风机轴承水冷却装置作进一步详细说明。在本实施例的描述中，除非另有说明，术语“左”、“右”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高温风机轴承水冷却装置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。

本实施例中的旋转接头可以采用市面上常见的旋转接头3(如图10所示)，包括内孔31和外孔32，内孔31与进水接头33连接，外孔32与出水接头33连接，且旋转接头3的内部设有十字榫槽35，所述旋转接头3的端面上设有第四安装孔36。

如图9所示，为本实用新型的一种高温风机轴承水冷却装置，包括主轴1、水冷套管组件2(如图1-4所示)和旋转接头3。如图5和图6所示，所述主轴1的左端为叶轮端13，所述主轴1的右端设有阶梯状长孔11。所述水冷套管组件2包括水冷长套管21、水冷短套管22和轴端锁紧盖板23。所述轴端锁紧盖板23的两端分别与主轴1和旋转接头3可拆卸连接。

如图1-图5所示，所述水冷长套管21设置于高温风机的主轴1的阶梯状长孔11内，所述水冷长套管21的右端设有十字榫头a211，所述十字榫头a211搭设在主轴1的阶梯状长孔11上，当水冷长套管21、主轴1、轴端锁紧盖板23装配后，十字榫头a211起到轴向定位，可以防止主轴1运转时，水冷长套管21发生轴向串动，提高该结构的稳定性。

如图7和图8所示，所述轴端锁紧盖板23上设有阶梯孔231，阶梯孔231的左端大、右端小，所述阶梯孔231的左端的内径与十字榫头a211相匹配。使用时，十字榫头a211插接所述轴端锁紧盖板23的阶梯孔231的左端。

如图3所示，所述水冷短套管22的一端插入所述轴端锁紧盖板23的阶梯孔231内，并且与水冷长套管21的右端(即，带有十字榫头a的一端)插接连接，所述水冷短套管22的另一端设有十字榫头c221，所述十字榫头c221与旋转接头3上的十字榫槽b35可拆卸连接。

所述水冷长套管21的右端(即，带有十字榫头a的一端)卡接在主轴1的阶梯状长孔11上，水冷长套管21的左端插设在所述阶梯状长孔11内，并且与阶梯状长孔11之间留有水循环缓冲空间12，便于回水。该阶梯状长孔11与十字榫头a211配合设置，十字榫头a211起到轴向定位作用，可以防止主轴1运转时，水冷长套管21发生轴向串动，提高该结构的稳定性。同时，可以确保水循环缓冲空间12恒定。

所述水冷长套管21与主轴的阶梯状长孔11之间形成第一回水通道5(如图11所示)，所述水冷长套管21与轴端锁紧盖板23的阶梯孔231之间形成第二回水通道，水冷短套管22的十字榫头c221与旋转接头3的外孔形成第三回水通道，所述水冷短套管22和水冷长套管21均为进水通道。使用时，冷却水从旋转接头3的进水接头33进入水冷短套管22，然后进入水冷长套管21，换热后的水进入主轴1的水循环缓冲空间12，然后依次流入第一回水通道5、第二回水通道、第三回水通道，最后流出旋转接头3的出水接头34。

所述水循环缓冲空间12的长度为50-100mm。

所述轴端锁紧盖板23设有十字榫槽a232，所述十字榫槽a232与水冷长套管21的十字榫头a211相匹配，从而使得水冷长套管21的径向被固定，防止径向发生转动。

所述水冷长套管21上设有一组或多组十字榫头b212，所述十字榫头b212顶抵在主轴1的阶梯状长孔11的内壁上(如图11所示)，起支撑作用，防止主轴1变形。使用时，可以根据主轴1的长度来设计水冷长套管21上的十字榫头b212的数量。

所述轴端锁紧盖板23上设有若干第一安装孔233和第二安装孔234，若干固定件(如螺柱等)通过第一安装孔233和主轴1的端面上的第三安装孔14(如图6所示)，将轴端锁紧盖板23与主轴1的端面固定连接，若干固定件通过第二安装孔234和旋转接头3的第四安装孔36，将所述旋转接头3与轴端锁紧盖板23固定连接。

应当说明，主轴1的内孔可以为一长孔(即，不一定需要是阶梯状长孔)。此时，水冷长套管21插入主轴1的内孔，并且，水冷长套管21的十字榫头a211的外端直接搭设在主轴1的端面上，十字榫头a211的内端与主轴1的长孔为水流的回水通道，依然可以实现回水。

本实用新型的高温风机轴承水冷却装置的使用过程如下：冷却水(压力一般为0.3mpa～0.5mpa)通过旋转接头3的进水接头33进入旋转接头3的内孔，水流依次进入水冷短套管22、水冷长套管21，进入水循环缓冲空间12，与此同时，机壳内部的热空气传递到主轴1上的热量被阻断，并被冷却水吸收，冷却水换热后，通过第一回水通道5、第二回收通道和第三回收通道，最后流出旋转接头3的出水接头34。

经检测，采用本实用新型的高温风机轴承水冷却装置，靠近叶轮端的轴承冷却效果明显。轴承连续运转120min，轴承表面的温升未超过40℃。因此可以大大提高轴承的使用寿命。

应当说明，本实用新型的水冷套管组件2，适用于主轴内设有长孔的高温风机，使用时，配合旋转接头使用即可。或者，本实用新型的水冷套管组件2，适用于主轴内设有长孔、且带有旋转接头3的高温风机。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。