专利名称：一种真空容器内的飞轮装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种飞轮装置，尤其是一种真空容器内的飞轮装置。
背景技术：
近年来，随着核工业、航空工业、电力工业、船舶工业、石油化工等行业的迅速发展，高速旋转机械，例如飞轮装置，常常放置于真空密封容器内运行。这样可以减少高速旋转机械在运转中的风损。在行业内，将飞轮装置放置在真空密封容器内运转已是司空见惯。 飞轮装置由于做高速旋转，在运转过程中会产生大量的热。由于飞轮装置设置在真空密封容器中，飞轮装置在运转过程中产生的热仅仅散发到真空环境中，所以飞轮装置中的轴承散热受阻。尤其是在高速工况下，轴承散热不畅，会导致轴承提前失效，从而缩短飞轮装置的使用寿命，甚至危害到整个飞轮装置的运转安全。
发明内容技术问题本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种真空容器内的飞轮装置， 使得飞轮装置中的轴承能够及时散热，延长飞轮装置的使用寿命，保障整个飞轮装置的运转安全。技术方案为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是本实用新型的一种真空容器内的飞轮装置，包括带有转轴的飞轮本体、滚动轴承、轴承安装套和真空密封容器，轴承安装套位于真空密封容器中，滚动轴承嵌在轴承安装套的内壁中，飞轮本体上的转轴与滚动轴承相配合，还包括冷却装置，该冷却装置包括内管、外管、加载弹簧、轴承加载环、圆板、圆环、水泵和冷却水箱，所述的水泵和冷却水箱位于真空密封容器的外侧；所述的轴承加载环嵌在轴承安装套的内壁中，轴承加载环与轴承安装套间隙配合；所述的加载弹簧一端抵压在轴承加载环的顶面，另一端抵压在真空密封容器顶盖的内壁，使得轴承加载环的底面可与滚动轴承的外圈顶面相触；所述的外管的下部嵌在轴承加载环的内壁中，外管的上部穿出顶盖，外管的上部设置有进水口 ；外管与顶盖固定连接，并且外管和顶盖的接触面上设置有密封圈；所述的内管位于外管中，并且内管的上部位于外管的上方，内管的上部设置有出水口 ；外管顶端与内管之间设有圆环，外管的底端与圆板固定连接；内管的出水口通过管道与冷却水箱的入水口连通；冷却水箱的排水口通过水泵与外管的进水口连
ο所述的外管和轴承加载环的接触表面上涂有导热硅脂；轴承加载环和轴承安装套的接触表面上涂有导热硅脂；轴承加载环和滚动轴承的接触表面上涂有导热硅脂。有益效果与现有技术相比，采用本实用新型的技术方案的有益效果是1.飞轮装置中的轴承能够及时散热，延长飞轮装置的使用寿命，保障整个飞轮装置的运转安全。本技术方案中，飞轮装置中增加了冷却装置。该冷却装置包括了内管、外管、 加载弹簧、轴承加载环、圆板、圆环、水泵和冷却水箱。滚动轴承在高速运转中产生的热量通过轴承安装套和轴承加载环，传递给外管。冷却水从冷却水箱排出，进入外管和内管之间的
3空隙并向下流淌。这时，冷却水吸收外管积累的热量，温度升高。随后，冷却水在内管中，从下往上流出。随后，冷却水进入冷却水箱。在冷却水箱中，对冷却水进行降温处理。最后， 冷却水又进入水泵中。如此循环。冷却水间接吸收滚动轴承在运转中产生的热量，使得飞轮装置中的滚动轴承能够及时散热，延长飞轮装置的使用寿命，保障整个飞轮装置的运转安全。2.通过加载弹簧对滚动轴承施加轴向力，保障整个飞轮装置的运转安全。在本技术方案中，加载弹簧一端抵压在轴承加载环的顶面，另一端抵压在真空密封容器顶盖的内壁，使得轴承加载环的底面可与滚动轴承的外圈顶面相触。加载弹簧通过轴承加载环，可以对滚动轴承施加轴向力。在高速旋转的工况下，转子的长度会因泊松效应和热胀冷缩效应发生变化，而加载弹簧可以保证施加合适的轴向预载力，使得飞轮装置中的转子在轴向变化自如，而不会产生额外的负载，影响滚动轴承的寿命。3.导热效率高，会加快滚动轴承的散热效率。在本技术方案中，外管和轴承加载环的接触表面上涂有导热硅脂；轴承加载环和轴承安装套的接触表面上涂有导热硅脂；轴承加载环和滚动轴承的接触表面上涂有导热硅脂。涂抹导热硅脂，会增加零件之间的导热效率。4.冷却装置结构简单、成本低廉、方便操作、可靠性高。本技术方案中，冷却装置主要由内管、外管、冷却水箱、加载弹簧、轴承加载环和水泵组成。这些组成零部件都是常见的零部件，不需要特别加工制作。内管和外管可选用铝管型材。外管和水泵之间通过管道连接即可，内管和冷却水箱通过管道连接即可。轴承加载环套装在轴承安装套和外管之间即可。加载弹簧放置在轴承加载环和真空密封容器顶盖之间即可。整个冷却装置的结构简单，成本低廉。操作时，只需要启动位于真空密封容器外部的水泵即可。操作方便，并且可靠性高。
图1是本实用新型的结构剖视图。图中有内管1、外管2、顶盖3、加载弹簧4、轴承加载环5、圆板6、滚动轴承7、转轴 8、飞轮本体9、轴承安装套10、真空密封容器11、密封圈12、圆环13、水泵14、冷却水箱15。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体的阐述。如图1所示，本实用新型的一种真空容器内的飞轮装置，包括带有转轴8的飞轮本体9、滚动轴承7、轴承安装套10、真空密封容器11和冷却装置。转轴8固定连接在飞轮本体9的两端。轴承安装套10位于真空密封容器11中。滚动轴承7嵌在轴承安装套10的内壁中。轴承安装套10和滚动轴承7优先采用过渡配合。飞轮本体9上的转轴8与滚动轴承7相配合。冷却装置包括内管1、外管2、加载弹簧4、轴承加载环5、圆板6、圆环13、水泵14和冷却水箱15。水泵14和冷却水箱15位于真空密封容器11的外侧。轴承加载环5 嵌在轴承安装套10的内壁中，轴承加载环5与轴承安装套10间隙配合。间隙配合可以保证轴承加载环5可以在轴承安装套10中作轴向运动，为滚动轴承7加载轴向力。加载弹簧 4 一端抵压在轴承加载环5的顶面，另一端抵压在真空密封容器11顶盖3的内壁，使得轴承加载环5的底面可与滚动轴承7的外圈顶面相触。加载弹簧4通过轴承加载环5，可以对滚动轴承7施加轴向力。对于角接触的滚动轴承7而言，必须施加一定的轴向预载力才能使得滚动轴承7可以高速转动。尤其在高速旋转的工况下，转子的长度会因泊松效应和热胀冷缩效应发生变化，而加载弹簧4可以保证施加合适的轴向预载力，使得飞轮装置中的转子在轴向变化自如，而不会产生额外的负载，影响滚动轴承7的寿命。外管2的下部嵌在轴承加载环5的内壁中，外管2的上部穿出顶盖3。外管2与顶盖3固定连接。为了保证真空密封容器11的密封性，外管2和顶盖3的接触面上设置有密封圈12。外管2的上部设置有进水口。内管1位于外管2中，并且内管1的上部位于外管2的上方。内管1的上部设置有出水口。外管2顶端与内管1之间设有圆环13。外管2的底端与圆板6固定连接。 当然，圆板6和外管2也可以是一体式结构。这样更能保证外管2的底部不会漏水。内管 1的出水口通过管道与冷却水箱15的入水口连通，冷却水箱15的排水口通过水泵14与外管2的进水口连通。该结构的真空容器内的飞轮装置的工作过程是在高速旋转过程中，滚动轴承7 产生了大量的热。热量传递有两条路径。第一条路径是热量从滚动轴承7传递到轴承安装套10中，轴承安装套10又将热量传递给轴承加载环5，轴承加载环5再将热量传递给外管2。由于加载弹簧4的作用，使得轴承加载环5的底面可与滚动轴承7的外圈顶面直接接触，所以第二条路径是热量从滚动轴承7直接传递到轴承加载环5，轴承加载环5再将热量传递给外管2。不管是第一条路径，还是第二条路径，热量最终都传递到外管2。启动水泵14，将冷却水从冷却水箱15抽送到外管2的进水口。随后，冷却水沿着外管2和内管1 之间的空隙向下流淌。这时，冷却水吸收外管2积累的热量，温度升高。接着，温度升高的冷却水在外管2的底端进入内管1中。然后，在内管1中，冷却水从下而上流到内管1的出水口。通过水管的连通，冷却水进入冷却水箱15。在冷却水箱15中，对冷却水进行降温处理。最后，降温的冷却水又进入水泵14中。如此循环。冷却水间接吸收滚动轴承7在运转中产生的热量，使得飞轮装置中的滚动轴承7能够及时散热，延长飞轮装置的使用寿命，保障整个飞轮装置的运转安全。进一步，所述的外管2和轴承加载环5的接触表面上涂有导热硅脂；轴承加载环5 和轴承安装套10的接触表面上涂有导热硅脂；轴承加载环5和滚动轴承7的接触表面上涂有导热硅脂。涂抹导热硅脂，会增加零件之间的导热效率。在外管2和轴承加载环5的接触表面上涂有导热硅脂，轴承加载环5向外管2的壁面传递热量的效率就会提高。在轴承加载环5和轴承安装套10的接触表面上涂有导热硅脂，轴承安装套10向轴承加载环5传递热量的效率就会提高。在轴承加载环5和滚动轴承7的接触表面上涂有导热硅脂，滚动轴承7向轴承加载环5传递热量的效率就会提高。导热效率高，会加快滚动轴承的散热效率，从而可以延长飞轮装置的使用寿命，保障整个飞轮装置的运转安全。进一步，为了加强导热性能，所述的轴承安装套10、轴承加载环5和外管2均由导热材料制成。其中，轴承安装套10、轴承加载环5和外管2均优选由铝合金制成。
权利要求1.一种真空容器内的飞轮装置，包括带有转轴(8)的飞轮本体(9)、滚动轴承(7)、轴承安装套(10)和真空密封容器(11)，轴承安装套(10)位于真空密封容器(11)中，滚动轴承 (7)嵌在轴承安装套(10)的内壁中，飞轮本体(9)上的转轴(8)与滚动轴承(7)相配合，其特征在于，还包括冷却装置，该冷却装置包括内管(1)、外管(2)、加载弹簧(4)、轴承加载环 (5)、圆板(6)、圆环(13)、水泵(14)和冷却水箱(15)，所述的水泵(14)和冷却水箱(15)位于真空密封容器(11)的外侧；所述的轴承加载环(5)嵌在轴承安装套(10)的内壁中，轴承加载环(5)与轴承安装套(10)间隙配合；所述的加载弹簧(4) 一端抵压在轴承加载环(5) 的顶面，另一端抵压在真空密封容器(U)顶盖(3)的内壁，使得轴承加载环(5)的底面可与滚动轴承(7)的外圈顶面相触；所述的外管(2)的下部嵌在轴承加载环(5)的内壁中，外管 (2)的上部穿出顶盖(3)，外管(2)的上部设置有进水口 ；外管(2)与顶盖(3)固定连接，并且外管(2)和顶盖(3)的接触面上设置有密封圈(12);所述的内管(1)位于外管(2)中，并且内管(1)的上部位于外管(2)的上方，内管(1)的上部设置有出水口 ；外管(2)顶端与内管(1)之间设有圆环(13)，外管(2)的底端与圆板(6)固定连接；内管(1)的出水口通过管道与冷却水箱(15)的入水口连通；冷却水箱(15)的排水口通过水泵(14)与外管 (2)的进水□连通。
2.按照权利要求1所述的真空容器内的飞轮装置，其特征在于，所述的外管(2)和轴承加载环(5)的接触表面上涂有导热硅脂；轴承加载环(5)和轴承安装套(10)的接触表面上涂有导热硅脂；轴承加载环(5)和滚动轴承(7)的接触表面上涂有导热硅脂。
3.按照权利要求1或2所述的真空容器内的飞轮装置，其特征在于，所述的轴承安装套 (10)和滚动轴承(7)采用过渡配合。
4.按照权利要求3所述的真空容器内的飞轮装置，其特征在于，轴承安装套(10)、轴承加载环(5)和外管(2)均由铝合金制成。
5.按照权利要求4所述的真空容器内的飞轮装置，其特征在于，所述的圆板(6)和外管 (2)是一体式结构。
6.按照权利要求1所述的真空容器内的飞轮装置，其特征在于，所述的轴承安装套 (10 )、轴承加载环(5 )和外管(2 )均由导热材料制成。
专利摘要本实用新型公开了一种真空容器内的飞轮装置，包括飞轮本体、滚动轴承、轴承安装套、真空密封容器和冷却装置，冷却装置包括内管、外管、加载弹簧、轴承加载环、圆板、圆环、水泵和冷却水箱，加载弹簧一端抵压在轴承加载环的顶面，另一端抵压在真空密封容器顶盖的内壁，使得轴承加载环的底面可与滚动轴承的顶面相触；外管的下部嵌在轴承加载环的内壁中,外管的上部设有进水口；内管的上部设有出水口；外管顶端与内管之间设有圆环，外管底端与圆板固定连接；内管的出水口与冷却水箱的入水口连通，冷却水箱的排水口通过水泵与外管的进水口连通。该结构的飞轮装置，使得轴承能够及时散热，延长飞轮装置的使用寿命，保障飞轮装置的运转安全。
文档编号G12B15/02GK201982579SQ201120039340
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者王洪昌, 蒋书运 申请人:东南大学