專(zhuān)利名稱(chēng)：一種真空容器內(nèi)的飛輪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛輪裝置，尤其是一種真空容器內(nèi)的飛輪裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著核工業(yè)、航空工業(yè)、電力工業(yè)、船舶工業(yè)、石油化工等行業(yè)的迅速發(fā) 展，高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，例如飛輪裝置，常常放置于真空密封容器內(nèi)運(yùn)行。這樣可以減少高速旋 轉(zhuǎn)機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)損。在行業(yè)內(nèi)，將飛輪裝置放置在真空密封容器內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)已是司空見(jiàn)慣。 飛輪裝置由于做高速旋轉(zhuǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱。由于飛輪裝置設(shè)置在真空密封 容器中，飛輪裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的熱僅僅散發(fā)到真空環(huán)境中，所以飛輪裝置中的軸承 散熱受阻。尤其是在高速工況下，軸承散熱不暢，會(huì)導(dǎo)致軸承提前失效，從而縮短飛輪裝置 的使用壽命，甚至危害到整個(gè)飛輪裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)安全。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種真空容器內(nèi)的飛輪裝置，使得 飛輪裝置中的軸承能夠及時(shí)散熱，延長(zhǎng)飛輪裝置的使用壽命，保障整個(gè)飛輪裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)安全。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的一種真空 容器內(nèi)的飛輪裝置，包括帶有轉(zhuǎn)軸的飛輪本體、滾動(dòng)軸承、軸承安裝套和真空密封容器，軸 承安裝套位于真空密封容器中，滾動(dòng)軸承嵌在軸承安裝套的內(nèi)壁中，飛輪本體上的轉(zhuǎn)軸與 滾動(dòng)軸承相配合，還包括冷卻裝置，該冷卻裝置包括內(nèi)管、外管、加載彈簧、軸承加載環(huán)、圓 板、圓環(huán)、水泵和冷卻水箱，所述的水泵和冷卻水箱位于真空密封容器的外側(cè)；所述的軸承 加載環(huán)嵌在軸承安裝套的內(nèi)壁中，軸承加載環(huán)與軸承安裝套間隙配合；所述的加載彈簧一 端抵壓在軸承加載環(huán)的頂面，另一端抵壓在真空密封容器頂蓋的內(nèi)壁，使得軸承加載環(huán)的 底面可與滾動(dòng)軸承的外圈頂面相觸；所述的外管的下部嵌在軸承加載環(huán)的內(nèi)壁中，外管的 上部穿出頂蓋，外管的上部設(shè)置有進(jìn)水口 ；外管與頂蓋固定連接，并且外管和頂蓋的接觸面 上設(shè)置有密封圈；所述的內(nèi)管位于外管中，并且內(nèi)管的上部位于外管的上方，內(nèi)管的上部設(shè) 置有出水口 ；外管頂端與內(nèi)管之間設(shè)有圓環(huán)，外管的底端與圓板固定連接；內(nèi)管的出水口 通過(guò)管道與冷卻水箱的入水口連通；冷卻水箱的排水口通過(guò)水泵與外管的進(jìn)水口連通。所述的外管和軸承加載環(huán)的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂；軸承加載環(huán)和軸承安裝套 的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂；軸承加載環(huán)和滾動(dòng)軸承的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是
1.飛輪裝置中的軸承能夠及時(shí)散熱，延長(zhǎng)飛輪裝置的使用壽命，保障整個(gè)飛輪裝置的 運(yùn)轉(zhuǎn)安全。本技術(shù)方案中，飛輪裝置中增加了冷卻裝置。該冷卻裝置包括了內(nèi)管、外管、加載 彈簧、軸承加載環(huán)、圓板、圓環(huán)、水泵和冷卻水箱。滾動(dòng)軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的熱量通過(guò)軸 承安裝套和軸承加載環(huán)，傳遞給外管。冷卻水從冷卻水箱排出，進(jìn)入外管和內(nèi)管之間的空隙 并向下流淌。這時(shí)，冷卻水吸收外管積累的熱量，溫度升高。隨后，冷卻水在內(nèi)管中，從下往上流出。隨后，冷卻水進(jìn)入冷卻水箱。在冷卻水箱中，對(duì)冷卻水進(jìn)行降溫處理。最后，冷卻 水又進(jìn)入水泵中。如此循環(huán)。冷卻水間接吸收滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的熱量，使得飛輪裝 置中的滾動(dòng)軸承能夠及時(shí)散熱，延長(zhǎng)飛輪裝置的使用壽命，保障整個(gè)飛輪裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)安全。2.通過(guò)加載彈簧對(duì)滾動(dòng)軸承施加軸向力，保障整個(gè)飛輪裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)安全。在本技 術(shù)方案中，加載彈簧一端抵壓在軸承加載環(huán)的頂面，另一端抵壓在真空密封容器頂蓋的內(nèi) 壁，使得軸承加載環(huán)的底面可與滾動(dòng)軸承的外圈頂面相觸。加載彈簧通過(guò)軸承加載環(huán)，可以 對(duì)滾動(dòng)軸承施加軸向力。在高速旋轉(zhuǎn)的工況下，轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度會(huì)因泊松效應(yīng)和熱脹冷縮效應(yīng) 發(fā)生變化，而加載彈簧可以保證施加合適的軸向預(yù)載力，使得飛輪裝置中的轉(zhuǎn)子在軸向變 化自如，而不會(huì)產(chǎn)生額外的負(fù)載，影響滾動(dòng)軸承的壽命。3.導(dǎo)熱效率高，會(huì)加快滾動(dòng)軸承的散熱效率。在本技術(shù)方案中，外管和軸承加載 環(huán)的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂；軸承加載環(huán)和軸承安裝套的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂；軸 承加載環(huán)和滾動(dòng)軸承的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂。涂抹導(dǎo)熱硅脂，會(huì)增加零件之間的導(dǎo)熱 效率。4.冷卻裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、方便操作、可靠性高。本技術(shù)方案中，冷卻裝置 主要由內(nèi)管、外管、冷卻水箱、加載彈簧、軸承加載環(huán)和水泵組成。這些組成零部件都是常見(jiàn) 的零部件，不需要特別加工制作。內(nèi)管和外管可選用鋁管型材。外管和水泵之間通過(guò)管道 連接即可，內(nèi)管和冷卻水箱通過(guò)管道連接即可。軸承加載環(huán)套裝在軸承安裝套和外管之間 即可。加載彈簧放置在軸承加載環(huán)和真空密封容器頂蓋之間即可。整個(gè)冷卻裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，成本低廉。操作時(shí)，只需要啟動(dòng)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。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖中有內(nèi)管1、外管2、頂蓋3、加載彈簧4、軸承加載環(huán)5、圓板6、滾動(dòng)軸承7、轉(zhuǎn)軸 8、飛輪本體9、軸承安裝套10、真空密封容器11、密封圈12、圓環(huán)13、水泵14、冷卻水箱15。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體的闡述。如圖1所示，本發(fā)明的一種真空容器內(nèi)的飛輪裝置，包括帶有轉(zhuǎn)軸8的飛輪本體9、 滾動(dòng)軸承7、軸承安裝套10、真空密封容器11和冷卻裝置。轉(zhuǎn)軸8固定連接在飛輪本體9 的兩端。軸承安裝套10位于真空密封容器11中。滾動(dòng)軸承7嵌在軸承安裝套10的內(nèi)壁 中。軸承安裝套10和滾動(dòng)軸承7優(yōu)先采用過(guò)渡配合。飛輪本體9上的轉(zhuǎn)軸8與滾動(dòng)軸承 7相配合。冷卻裝置包括內(nèi)管1、外管2、加載彈簧4、軸承加載環(huán)5、圓板6、圓環(huán)13、水泵14 和冷卻水箱15。水泵14和冷卻水箱15位于真空密封容器11的外側(cè)。軸承加載環(huán)5嵌在 軸承安裝套10的內(nèi)壁中，軸承加載環(huán)5與軸承安裝套10間隙配合。間隙配合可以保證軸 承加載環(huán)5可以在軸承安裝套10中作軸向運(yùn)動(dòng)，為滾動(dòng)軸承7加載軸向力。加載彈簧4 一 端抵壓在軸承加載環(huán)5的頂面，另一端抵壓在真空密封容器11頂蓋3的內(nèi)壁，使得軸承加 載環(huán)5的底面可與滾動(dòng)軸承7的外圈頂面相觸。加載彈簧4通過(guò)軸承加載環(huán)5，可以對(duì)滾 動(dòng)軸承7施加軸向力。對(duì)于角接觸的滾動(dòng)軸承7而言，必須施加一定的軸向預(yù)載力才能使
4得滾動(dòng)軸承7可以高速轉(zhuǎn)動(dòng)。尤其在高速旋轉(zhuǎn)的工況下，轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度會(huì)因泊松效應(yīng)和熱脹 冷縮效應(yīng)發(fā)生變化，而加載彈簧4可以保證施加合適的軸向預(yù)載力，使得飛輪裝置中的轉(zhuǎn) 子在軸向變化自如，而不會(huì)產(chǎn)生額外的負(fù)載，影響滾動(dòng)軸承7的壽命。外管2的下部嵌在軸 承加載環(huán)5的內(nèi)壁中，外管2的上部穿出頂蓋3。外管2與頂蓋3固定連接。為了保證真 空密封容器11的密封性，外管2和頂蓋3的接觸面上設(shè)置有密封圈12。外管2的上部設(shè) 置有進(jìn)水口。內(nèi)管1位于外管2中，并且內(nèi)管1的上部位于外管2的上方。內(nèi)管1的上部 設(shè)置有出水口。外管2頂端與內(nèi)管1之間設(shè)有圓環(huán)13。外管2的底端與圓板6固定連接。 當(dāng)然，圓板6和外管2也可以是一體式結(jié)構(gòu)。這樣更能保證外管2的底部不會(huì)漏水。內(nèi)管 1的出水口通過(guò)管道與冷卻水箱15的入水口連通，冷卻水箱15的排水口通過(guò)水泵14與外 管2的進(jìn)水口連通。該結(jié)構(gòu)的真空容器內(nèi)的飛輪裝置的工作過(guò)程是在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，滾動(dòng)軸承7 產(chǎn)生了大量的熱。熱量傳遞有兩條路徑。第一條路徑是熱量從滾動(dòng)軸承7傳遞到軸承安 裝套10中，軸承安裝套10又將熱量傳遞給軸承加載環(huán)5，軸承加載環(huán)5再將熱量傳遞給外 管2。由于加載彈簧4的作用，使得軸承加載環(huán)5的底面可與滾動(dòng)軸承7的外圈頂面直接接 觸，所以第二條路徑是熱量從滾動(dòng)軸承7直接傳遞到軸承加載環(huán)5，軸承加載環(huán)5再將熱 量傳遞給外管2。不管是第一條路徑，還是第二條路徑，熱量最終都傳遞到外管2。啟動(dòng)水 泵14，將冷卻水從冷卻水箱15抽送到外管2的進(jìn)水口。隨后，冷卻水沿著外管2和內(nèi)管1 之間的空隙向下流淌。這時(shí)，冷卻水吸收外管2積累的熱量，溫度升高。接著，溫度升高的 冷卻水在外管2的底端進(jìn)入內(nèi)管1中。然后，在內(nèi)管1中，冷卻水從下而上流到內(nèi)管1的出 水口。通過(guò)水管的連通，冷卻水進(jìn)入冷卻水箱15。在冷卻水箱15中，對(duì)冷卻水進(jìn)行降溫處 理。最后，降溫的冷卻水又進(jìn)入水泵14中。如此循環(huán)。冷卻水間接吸收滾動(dòng)軸承7在運(yùn)轉(zhuǎn) 中產(chǎn)生的熱量，使得飛輪裝置中的滾動(dòng)軸承7能夠及時(shí)散熱，延長(zhǎng)飛輪裝置的使用壽命，保 障整個(gè)飛輪裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)安全。進(jìn)一步，所述的外管2和軸承加載環(huán)5的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂；軸承加載環(huán)5 和軸承安裝套10的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂；軸承加載環(huán)5和滾動(dòng)軸承7的接觸表面上涂 有導(dǎo)熱硅脂。涂抹導(dǎo)熱硅脂，會(huì)增加零件之間的導(dǎo)熱效率。在外管2和軸承加載環(huán)5的接 觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂，軸承加載環(huán)5向外管2的壁面?zhèn)鬟f熱量的效率就會(huì)提高。在軸承 加載環(huán)5和軸承安裝套10的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂，軸承安裝套10向軸承加載環(huán)5傳 遞熱量的效率就會(huì)提高。在軸承加載環(huán)5和滾動(dòng)軸承7的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂，滾動(dòng) 軸承7向軸承加載環(huán)5傳遞熱量的效率就會(huì)提高。導(dǎo)熱效率高，會(huì)加快滾動(dòng)軸承的散熱效 率，從而可以延長(zhǎng)飛輪裝置的使用壽命，保障整個(gè)飛輪裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)安全。進(jìn)一步，為了加強(qiáng)導(dǎo)熱性能，所述的軸承安裝套10、軸承加載環(huán)5和外管2均由導(dǎo) 熱材料制成。其中，軸承安裝套10、軸承加載環(huán)5和外管2均優(yōu)選由鋁合金制成。
權(quán)利要求
1.一種真空容器內(nèi)的飛輪裝置，包括帶有轉(zhuǎn)軸(8)的飛輪本體(9)、滾動(dòng)軸承(7)、軸承 安裝套(10)和真空密封容器(11)，軸承安裝套(10)位于真空密封容器(11)中，滾動(dòng)軸承 (7)嵌在軸承安裝套(10)的內(nèi)壁中，飛輪本體(9)上的轉(zhuǎn)軸(8)與滾動(dòng)軸承(7)相配合，其 特征在于，還包括冷卻裝置，該冷卻裝置包括內(nèi)管(1)、外管(2)、加載彈簧(4)、軸承加載環(huán) (5)、圓板(6)、圓環(huán)(13)、水泵(14)和冷卻水箱(15)，所述的水泵(14)和冷卻水箱(15)位 于真空密封容器(11)的外側(cè)；所述的軸承加載環(huán)(5)嵌在軸承安裝套(10)的內(nèi)壁中，軸承 加載環(huán)(5)與軸承安裝套(10)間隙配合；所述的加載彈簧(4) 一端抵壓在軸承加載環(huán)(5) 的頂面，另一端抵壓在真空密封容器(U)頂蓋(3)的內(nèi)壁，使得軸承加載環(huán)(5)的底面可與 滾動(dòng)軸承(7)的外圈頂面相觸；所述的外管(2)的下部嵌在軸承加載環(huán)(5)的內(nèi)壁中，外管 (2)的上部穿出頂蓋(3)，外管(2)的上部設(shè)置有進(jìn)水口 ；外管(2)與頂蓋(3)固定連接，并 且外管(2)和頂蓋(3)的接觸面上設(shè)置有密封圈(12);所述的內(nèi)管(1)位于外管(2)中，并 且內(nèi)管(1)的上部位于外管(2)的上方，內(nèi)管(1)的上部設(shè)置有出水口 ；外管(2)頂端與內(nèi) 管(1)之間設(shè)有圓環(huán)(13)，外管(2)的底端與圓板(6)固定連接；內(nèi)管(1)的出水口通過(guò)管 道與冷卻水箱(15)的入水口連通；冷卻水箱(15)的排水口通過(guò)水泵(14)與外管(2)的進(jìn) 水□連通。
2.按照權(quán)利要求1所述的真空容器內(nèi)的飛輪裝置，其特征在于，所述的外管(2)和軸承 加載環(huán)(5)的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂；軸承加載環(huán)(5)和軸承安裝套(10)的接觸表面上 涂有導(dǎo)熱硅脂；軸承加載環(huán)(5)和滾動(dòng)軸承(7)的接觸表面上涂有導(dǎo)熱硅脂。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的真空容器內(nèi)的飛輪裝置，其特征在于，所述的軸承安裝套 (10)和滾動(dòng)軸承(7)采用過(guò)渡配合。
4.按照權(quán)利要求3所述的真空容器內(nèi)的飛輪裝置，其特征在于，軸承安裝套(10)、軸承 加載環(huán)(5)和外管(2)均由鋁合金制成。
5.按照權(quán)利要求4所述的真空容器內(nèi)的飛輪裝置，其特征在于，所述的圓板(6)和外管 (2)是一體式結(jié)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求1所述的真空容器內(nèi)的飛輪裝置，其特征在于，所述的軸承安裝套 (10 )、軸承加載環(huán)(5 )和外管(2 )均由導(dǎo)熱材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種真空容器內(nèi)的飛輪裝置，包括飛輪本體、滾動(dòng)軸承、軸承安裝套、真空密封容器和冷卻裝置，冷卻裝置包括內(nèi)管、外管、加載彈簧、軸承加載環(huán)、圓板、圓環(huán)、水泵和冷卻水箱，加載彈簧一端抵壓在軸承加載環(huán)的頂面，另一端抵壓在真空密封容器頂蓋的內(nèi)壁，使得軸承加載環(huán)的底面可與滾動(dòng)軸承的頂面相觸；外管的下部嵌在軸承加載環(huán)的內(nèi)壁中,外管的上部設(shè)有進(jìn)水口；內(nèi)管的上部設(shè)有出水口；外管頂端與內(nèi)管之間設(shè)有圓環(huán)，外管底端與圓板固定連接；內(nèi)管的出水口與冷卻水箱的入水口連通，冷卻水箱的排水口通過(guò)水泵與外管的進(jìn)水口連通。該結(jié)構(gòu)的飛輪裝置，使得軸承能夠及時(shí)散熱，延長(zhǎng)飛輪裝置的使用壽命，保障飛輪裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)安全。
文檔編號(hào)F16C37/00GK102116360SQ201110038640
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者王洪昌, 蔣書(shū)運(yùn) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)