一种具有减震及冷却功能的海上风机制造技术

本发明专利技术公开了一种具有减震及冷却功能的海上风机，包括风机壳体、风扇及风力发电机，其中风机壳体的前部转动连接风扇，风机壳体的后部固设有连接风扇转轴的风力发电机；风机壳体的前端设有弹性顶撑风扇转轴前端的减震单元，且风机壳体的后端设有旋转抱接在风机转轴后端上的冷却单元；其能够有效的抑制海上环境导致的风机大幅度振动以及降低电机温度，减少因风机大幅振动或机舱内部电机组因热量过大而导致硬件破坏，从而保证风机安全运行，降低整体成本，延长风机使用寿命。延长风机使用寿命。延长风机使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种具有减震及冷却功能的海上风机


[0001]本专利技术涉及风电设备
，具体为一种具有减震及冷却功能的海上风机。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们对能源需求的增大和环境保护的意识增强，风能开始受到广泛的应用。与陆上风力发电机相比，海上风力发电机具有污染小、建设周期短、运营成本低等优点。
[0003]随着海上风机结构规模加大，风力发电机组的容量和功率越来越大，产热也是越来越多，其在结构安全性及机组的冷却上的要求也变得更高。海上风机不仅要承受着外部风作用的气动荷载，还要承受海浪、海流、海冰甚至地震等自然作用产生的荷载。由于海上的恶劣环境状况，海上风力发电机在运行期间会产生较大的振动，风力涡轮机中的仪器往往对加速度很敏感，因此严重的振动极有可能导致设备失灵、破坏；此外，长时间承受较大的振动可能会导致疲劳破坏。同时电机机组会积存较多的热量，也会对电机内部构件产生损坏。因此，本专利技术对海上风机结构的振动以及电机温度控制研究有着重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种具有减震及冷却功能的海上风机，其能够有效的抑制海上风机的大幅度振动以及降低电机温度，减少因风机大幅振动或机舱内部电机组因热量过大而导致硬件破坏，从而保证风机安全运行，降低整体成本，延长风机使用寿命。
[0005]一种具有减震及冷却功能的海上风机，包括风机壳体、风扇及风力发电机，其中风机壳体的前部转动连接风扇，风机壳体的后部固设有连接风扇转轴的风力发电机；风机壳体的前端设有弹性顶撑风扇转轴前端的减震单元，且风机壳体的后端设有旋转抱接在风机转轴后端上的冷却单元；
[0006]减震单元包括：球形质量块、径向弹簧组件及轴向弹簧组件，其中球形质量块悬空设置在风机壳体前端的空腔中，该球形质量块在竖直平面上通过多个径向弹簧组件与风机壳体前端的内壁弹性缓冲连接，且球形质量块在水平面上通过多个轴向弹簧组件分别与风扇转轴的端部及风机壳体前端的内壁弹性顶撑连接；
[0007]冷却单元包括：内撑块、冷却外框及磁冷却模块，其中内撑块的内部穿透并周向旋转支撑风扇转轴，且内撑块的外周传热固接冷却外框；冷却外框的两侧对称固设磁冷却模块。
[0008]优选的，径向弹簧组件周向均布设置在风机壳体前端的径向切面上，该径向弹簧组件包括固定连接的合金记忆弹簧及干摩擦阻尼吸振器；合金记忆弹簧固接风机壳体的内壁；干摩擦阻尼吸振器固接球形质量块。
[0009]优选的，轴向弹簧组件包括拉簧、阻尼器及Y型连杆，其中拉簧及阻尼器并列设置，该拉簧及阻尼器的一端均固接在风机壳体前端的内壁上，拉簧及阻尼器的另一端固接Y型
连杆；Y型连杆的另一端固定支撑在球形质量块上。
[0010]优选的，阻尼器并列设置在拉簧的下方，该阻尼器包括柱形套筒及柱形滑块；柱形套筒的一个轴向端面内轴向滑动并径向限位插接柱形滑块，该柱形滑块的内部弹性顶撑连接有复合弹簧，柱形滑块的外部由内致外依次套设有高强度橡胶弹簧及低强度橡胶弹簧；复合弹簧的一端弹性顶撑在柱形滑块的轴向端面上，复合弹簧的另一端弹性顶撑在柱形套筒的轴向端面上；低强度橡胶弹簧的周向外壁摩擦贴合在柱形套筒的周向内壁上。
[0011]优选的，定义风扇转轴的延伸方向为X向，在水平面上垂直于风扇转轴的方向为Y向，在竖直面上垂直于风扇转轴的方向为Z向，磁冷却模块包括沿X向一体开设在冷却外框两侧并填装制冷剂的内循环腔及外循环腔；内循环腔的两个Z向侧壁上均传热连接外循环腔，内循环腔的内部填装有具有磁热效应的磁性材料粒子，且内循环腔的两个Y向侧壁上均固设有带动磁性材料粒子在内循环腔内部磁场中运动的电磁体。
[0012]优选的，内循环腔的两个Z向侧壁上均固设有分隔内循环腔与外循环腔并进行热量传递的导热隔板；外循环腔的外壁与冷却外框固定并导热连接。
[0013]优选的，内循环腔的一端与外循环腔连通，内循环腔的另一端为制冷剂的进液端，外循环腔的另一端为制冷剂的排液端。
[0014]本专利技术的优点和技术效果是：
[0015]本专利技术的一种具有减震及冷却功能的海上风机，其减震单元的优势在于，当球型质量块受到外部环境荷载影响而产生振动时，前后设置的带有胶塞的干摩擦阻尼吸振器会根据外部环境荷载所引起的振动大小与柱筒产生摩擦阻尼效果，构成活塞效应，同时在形状合金记忆弹簧的作用下，会有更好的减振效果。
[0016]相较于传统被动减振装置，本专利技术的减震单元具有质量块位移小，减振耗能机制多，稳定性好等特点；专利技术的海上风机减振装置具备活塞和弹簧两个非线性减振机制，并安装有干摩擦阻尼器，大大增强了其减振耗能能力，提高了减振装置的稳定性，使得海上风机在风、浪等外部环境荷载作用下具有良好的减振效果。
[0017]本专利技术的一种具有减震及冷却功能的海上风机，其冷却单元的优势在于，通过内撑块支撑风扇转轴并传导热量至冷却外框，由冷却外框传导热量至磁冷却模块并实现最终散热；其中磁冷却模块的外循环腔传热接触冷却外框作为初步预冷，其中磁性材料粒子一方面起到增大内循环腔中制冷剂流阻，延长制冷剂在内循环腔中滞留时间的功能；另一方面随着电磁体的磁性变化，磁性材料粒子扰动内循环腔中制冷剂以增大制冷剂与内循环腔Y向侧壁的接触面积，以提高制冷剂的吸热效果。
[0018]并且，本专利技术的冷却单元中，制冷剂采用清洁纯净材料，并与固体磁性材料进行热交换，不需要使用氟利昂气等环境负荷物质；另外，电磁体的磁性是可以通过电流的通断来进行很有效的控制。当开关关闭时，电磁体的磁性就会立即消失，当开关打开时，电磁体的磁性就会马上产生。有效的避免冷却装置长久运行后磁体不起作用的问题。最后，本专利技术所消耗的能源均为机舱上部小型风机产生的电能，不需要额外的电力供能。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的整体结构剖视图；
[0020]图2为图1中风机壳体前端的局部放大图；
[0021]图3为图2中轴向弹簧组件的局部放大图；
[0022]图4为本专利技术中风机壳体前端的径向截面示意图；
[0023]图5为本专利技术中冷却单元的截面示意图；
[0024]图6为本专利技术中冷却单元的制冷循环示意图；
[0025]图中：1
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减震单元；2
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风扇；3
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风扇转轴；4
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冷却单元；5
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风机壳体；6
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风力发电机；7
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拉簧；8
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径向弹簧组件；9
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球形质量块；10
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Y型连杆；11
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复合弹簧；12
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低强度橡胶弹簧；13
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高强度橡胶弹簧；14
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柱形滑块；15
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柱形套筒；16
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合金记忆弹簧；17
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干摩擦阻尼吸振器；18
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电磁体；19
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有减震及冷却功能的海上风机，包括风机壳体、风扇及风力发电机，其中风机壳体的前部转动连接风扇，风机壳体的后部固设有连接风扇转轴的风力发电机；其特征在于：所述风机壳体的前端设有弹性顶撑风扇转轴前端的减震单元，且风机壳体的后端设有旋转抱接在风机转轴后端上的冷却单元；所述减震单元包括：球形质量块、径向弹簧组件及轴向弹簧组件，其中球形质量块悬空设置在风机壳体前端的空腔中，该球形质量块在竖直平面上通过多个径向弹簧组件与风机壳体前端的内壁弹性缓冲连接，且球形质量块在水平面上通过多个轴向弹簧组件分别与风扇转轴的端部及风机壳体前端的内壁弹性顶撑连接；所述冷却单元包括：内撑块、冷却外框及磁冷却模块，其中内撑块的内部穿透并周向旋转支撑风扇转轴，且内撑块的外周传热固接冷却外框；所述冷却外框的两侧对称固设磁冷却模块。2.根据权利要求1所述的一种具有减震及冷却功能的海上风机，其特征在于：所述径向弹簧组件周向均布设置在风机壳体前端的径向切面上，该径向弹簧组件包括固定连接的合金记忆弹簧及干摩擦阻尼吸振器；所述合金记忆弹簧固接风机壳体的内壁；所述干摩擦阻尼吸振器固接球形质量块。3.根据权利要求1所述的一种具有减震及冷却功能的海上风机，其特征在于：所述轴向弹簧组件包括拉簧、阻尼器及Y型连杆，其中拉簧及阻尼器并列设置，该拉簧及阻尼器的一端均固接在风机壳体前端的内壁上，拉簧及阻尼器的另一端固接Y型连杆；所述Y型连杆的另一端固定支撑在球形质量块上。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程星磊，历成健，王丕光，汪明元，鹿群，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：