本實用新型涉及海流能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶摩擦式過載保護的水平軸海流能發(fā)電機用聯(lián)軸器。

背景技術(shù)：

隨著傳統(tǒng)不可再生能源的日益消耗，能源危機日益加重，可再生能源的開發(fā)備受青睞。在可再生能源領(lǐng)域中，海流能是一種清潔可再生能源，我國海流能儲量豐富，其開發(fā)利用潛力巨大。相對波浪而言，海流能的變化平穩(wěn)且有規(guī)律，具有能量密度大，規(guī)律性強，蘊藏量大等優(yōu)點。和波浪能相比海流能發(fā)電的發(fā)展較為成熟，并具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景。

水平軸海流能發(fā)電機由于安裝在海水中，安裝和拆卸一次成本巨大，所以需要有免維護的功能，要求各零部件具有使用壽命長、可靠性高的特性，一般需要各零部件具備20年的使用壽命。

水平軸海流能發(fā)電機由于在海水中工作，所以密封顯得特別重要，發(fā)電機形狀一般為圓柱形，分級安裝；安裝和維護時人員一般不能進入，所以機組安裝方式不同于一般的發(fā)電機組。

通常，一臺海流能發(fā)電機內(nèi)含一臺聯(lián)軸器用于聯(lián)接齒輪箱高速軸與發(fā)電機主軸，海流能發(fā)電機組對聯(lián)軸器的要求比較苛刻。海流能發(fā)電機組的聯(lián)軸器要求在高速、重載條件下調(diào)整傳動裝置軸系扭轉(zhuǎn)振動特性，補償因振動、沖擊引起的主、從動軸向、徑向和角位移，吸收軸系因外部負載的波動而產(chǎn)生的額外能量，并不間斷傳遞扭矩和運動。同時具有扭矩限制功能，當(dāng)機組發(fā)生短路或過載時，聯(lián)軸器上的扭矩超過了設(shè)定的扭矩，扭矩限制器便會產(chǎn)生分離，當(dāng)過載情形消失后自行恢復(fù)聯(lián)結(jié)，從而有效防止了機械損壞和昂貴的停機損失。海流能發(fā)電過程中電機的電機磁場不對稱，由于安裝及電機本身質(zhì)量的原因引起電機磁場不對稱，磁極分布不均勻誤差，以及發(fā)生故障時，會產(chǎn)生寄生電流；電流通過聯(lián)軸器傳到齒輪箱會燒傷軸承和齒輪，減小齒輪箱的軸承和齒輪的使用壽命，因此聯(lián)軸器的絕緣性能也是海流能發(fā)電聯(lián)軸器的一個重要指標(biāo)。為了防止寄生電流通過聯(lián)軸器從發(fā)電機轉(zhuǎn)子流向齒輪箱和主軸部件，要求聯(lián)軸器的阻抗大于100MΩ，并能承受2KV電壓。

現(xiàn)有的海流能發(fā)電系統(tǒng)中通常使用的聯(lián)軸器主要是膜片聯(lián)軸器和鼓齒形聯(lián)軸器以及梅花聯(lián)軸器。

普通膜片聯(lián)軸器具有補償不對中的能力強，傳動效率高，能適應(yīng)溫差變化大等惡劣環(huán)境，并且能在沖擊震動的條件下安全運行，結(jié)構(gòu)簡單，體積小重量輕，拆卸方便，并且能夠準(zhǔn)確的傳遞轉(zhuǎn)速等優(yōu)點。但是，普通膜片聯(lián)軸器并不具有絕緣和過載保護功能，而且由于水平軸海流能發(fā)電機結(jié)構(gòu)特殊，普通膜片聯(lián)軸器沒法安裝，因為裝配時處于封閉的環(huán)境，人不能進入機組。長期運行時，膜片會產(chǎn)生微動損傷，會縮短使用壽命。

鼓齒形聯(lián)軸器徑向尺寸小，承載能力大，可允許一定的角位移，適用于重載的傳動，但是該聯(lián)軸器也不具備絕緣和過載保護功能，并且沒法安裝，因為裝配時處于封閉的環(huán)境，人不能進入機組。如果去掉花鍵潤滑，聯(lián)軸器的壽命就會降低，同時，由于軸的串動花鍵會產(chǎn)生微動損傷，會縮短使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于水平軸海流能發(fā)電機的聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器的安裝角度可調(diào)，具有壽命長、絕緣、過載保護、緩沖等特性。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的技術(shù)方案如下：一種帶摩擦式過載保護的水平軸海流能發(fā)電機用聯(lián)軸器，

至少包括：

輸入法蘭；

剎車盤，所述剎車盤固定于輸入法蘭上；

傳動法蘭，所述傳動法蘭的一端與輸入法蘭固定連接；

傳動軸，所述傳動軸與傳動法蘭之間花鍵聯(lián)接；

絕緣法蘭，所述絕緣法蘭與傳動軸固定連接；

輸出法蘭，所述輸出法蘭與絕緣法蘭之間設(shè)有過載保護裝置，所述過載保護裝置包括環(huán)狀的過載保護壓板，所述過載保護壓板套設(shè)于輸出法蘭上并與絕緣法蘭的法蘭盤固定連接，所述輸出法蘭的法蘭盤位于絕緣法蘭的法蘭盤與過載保護壓板之間，所述輸出法蘭的法蘭盤兩側(cè)設(shè)有摩擦片并分別與絕緣法蘭的法蘭盤、過載保護壓板摩擦連接。

一種優(yōu)選的實施例，所述過載保護壓板與絕緣法蘭的法蘭盤之間通過螺栓與螺母固定連接，所述螺母與過載壓板之間設(shè)有彈性墊圈。

一種優(yōu)選的實施例，所述傳動軸與絕緣法蘭之間設(shè)有絕緣軸，所述絕緣軸的兩端分別與傳動軸和絕緣法蘭連接的端面均為錐形面。

一種優(yōu)選的實施例，所述絕緣軸與傳動軸和絕緣法蘭之間的連接面上均穿設(shè)有若干螺釘。

一種優(yōu)選的實施例，所述傳動法蘭與傳動軸連接的一端連接有外花鍵一，所述傳動軸與傳動法蘭連接的一端連接有外花鍵二，所述外花鍵一和外花鍵二通過具有內(nèi)花鍵的花鍵套連接。

一種優(yōu)選的實施例，所述傳動法蘭與花鍵套上還套設(shè)有密封套一，所述密封套一的內(nèi)表面分別與傳動法蘭和花鍵套的外表面之間密封連接；所述傳動軸與花鍵套上還套設(shè)有密封套二，所述密封套二的內(nèi)表面分別與傳動軸和花鍵套的外表面之間密封連接。

一種優(yōu)選的實施例，所述花鍵套的內(nèi)壁、外花鍵一的外壁、外花鍵二的外壁、密封套一的內(nèi)壁、密封套二的內(nèi)壁、傳動法蘭的端面以及傳動軸的端面共同圍合形成潤滑腔，所述潤滑腔內(nèi)填充有潤滑劑。

一種優(yōu)選的實施例，所述花鍵套與密封套一、密封套二之間分別設(shè)有沿傳動軸的軸向壓縮且相互平衡的彈性部件。

一種優(yōu)選的實施例，所述花鍵套的中部徑向向外延伸有環(huán)狀的凸臺，所述凸臺兩側(cè)的端面分別與密封套一、密封套二的端面相對，所述凸臺兩側(cè)的端面上沿圓周方向均布設(shè)有至少兩組盲孔，每組盲孔包括相互對稱且分別面向密封套一、密封套二的盲孔，所述盲孔內(nèi)放置壓縮彈簧。

本實施例的聯(lián)軸器，應(yīng)用于水平軸海流能發(fā)電機組，其優(yōu)勢在于：

(1)絕緣法蘭端傳遞傳遞過來的扭矩通過摩擦片的摩擦傳遞至輸出法蘭，進一步傳遞至發(fā)電機，當(dāng)絕緣法蘭端傳遞過來的扭矩過大時，摩擦片與絕緣法蘭的法蘭盤、過載保護壓板的表面會產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，使得扭矩傳輸中斷，從而保護發(fā)電機組避免因大扭矩而受損壞；

(2)傳動軸與絕緣法蘭之間設(shè)置絕緣軸，防止發(fā)電機端的寄生電流流向變速箱，從而有效保證變速箱的使用壽命；

(3)傳動法蘭與傳動軸之間通過花鍵聯(lián)接，由于花鍵聯(lián)接為非剛性連接，對變速箱端的震動和沖擊起到一定的緩沖作用；

(4)外花鍵一、外花鍵二為鼓形齒，與花鍵套的內(nèi)花鍵之間的尺側(cè)間隙較齒輪傳動大，允許產(chǎn)生一定的角位移，即變速箱的輸出軸與聯(lián)軸器的傳動軸之間可允許一定的安裝角度，足以補償因振動、沖擊引起的徑向位移和角位移，更加適應(yīng)海底多變的外部環(huán)境；

(5)花鍵套的內(nèi)壁、外花鍵一的外壁、外花鍵二的外壁、密封套一的內(nèi)壁、密封套二的內(nèi)壁、傳動法蘭的端面以及傳動軸的端面共同圍合形成潤滑腔，潤滑腔中添加長壽命的潤滑劑，對花鍵的嚙合部長期進行潤滑，防止花鍵的嚙合部位產(chǎn)生磨損，從而提升使用壽命；

(6)花鍵套與密封套一、密封套二之間分別設(shè)有沿傳動軸的軸向壓縮且相互平衡的彈性部件，可以有效防止花鍵套產(chǎn)生軸向的竄動，避免花鍵的嚙合部位產(chǎn)生偏磨，從而提升使用壽命。

附圖說明

圖1為實施例一水平軸海流能發(fā)電機組的連接示意圖；

圖2為實施例一聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2所示A部的局部放大示意圖；

圖4為實施例二的水平軸海流能發(fā)電機組的連接示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

圖1所示為水平軸海流能發(fā)電機組的連接示意圖，機架6上固定安裝箱體5，箱體內(nèi)依次連接有變速箱2、聯(lián)軸器3和發(fā)電機4，其中聯(lián)軸器3用于將變速箱2和發(fā)電機4連接在一起，變速箱2的輸入軸7延伸至箱體5的外部，輸入軸的自由端連接葉片1。發(fā)電原理為，通過海水的流動帶動葉片1旋轉(zhuǎn)，葉片1的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩依次通過變速箱和聯(lián)軸器傳遞至發(fā)電機，由發(fā)電機產(chǎn)生電流。下面將重點對聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)進行詳細介紹。

實施例一

本實施例的帶摩擦式過載保護的水平軸海流能發(fā)電機用聯(lián)軸器如圖2、圖3所示，輸入法蘭10的一端與變速箱2的輸出端固定連接，另一端與傳動法蘭30固定連接，其中輸入法蘭10上連接有剎車盤20。傳動法蘭30的另一端與傳動軸40通過花鍵聯(lián)接，下面詳細介紹花鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)。

其中傳動法蘭30靠近傳動軸40的一端固定連接有外花鍵一81，傳動軸40與傳動法蘭30連接的一端連接有外花鍵二86，作為優(yōu)選，外花鍵一81與傳動法蘭30之間、外花鍵二86與傳動軸40之間均過盈連接，并通過平鍵82傳遞扭矩。本實施例中，外花鍵一81和外花鍵二86通過花鍵套80連接在一起?；ㄦI套80內(nèi)設(shè)有分別與外花鍵一81和外花鍵二86匹配連接的內(nèi)花鍵，需要說明的是，外花鍵一81和外花鍵二86為鼓形齒，分別與外花鍵一81和外花鍵二86匹配連接的內(nèi)花鍵之間具有齒側(cè)間隙，用于補償因振動、沖擊引起的軸向位移。

本實施例中，還包括密封套一70，該密封套一70內(nèi)部為階梯孔，其中小直徑孔套設(shè)于傳動法蘭30上，大直徑孔套設(shè)于花鍵套80上。其中大直徑孔的內(nèi)表面與花鍵套80的內(nèi)表面之間設(shè)有密封圈74，小直徑孔的內(nèi)表面與傳動法蘭30外表面之間設(shè)有密封圈74，從而實現(xiàn)密封連接。作為優(yōu)選，密封圈74為O型密封圈。作為優(yōu)選，密封套一70的小直徑孔的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形的減重槽72，該減重槽72的兩側(cè)均通過密封圈74密封。

對應(yīng)地，還包括密封套二71，該密封套二71內(nèi)部為階梯孔，其中小直徑孔套設(shè)于傳動軸上，大直徑孔套設(shè)于花鍵套上，所述密封套二的內(nèi)表面分別與傳動軸和花鍵套的外表面之間密封連接。本實施例中，所述花鍵套的內(nèi)壁、外花鍵一的外壁、外花鍵二的外壁、密封套一的階梯面、密封套二的階梯面、傳動法蘭的端面以及傳動軸的端面共同圍合形成潤滑腔83。通常，由于傳動法蘭和傳動軸為空心件，需要在傳動法蘭和傳動軸相對的端面處塞入悶塞73，以保證潤滑腔83的密封性。該潤滑腔內(nèi)添加長壽命的潤滑劑，通常要求可以使用20年的潤滑劑，以對花鍵的嚙合部長期進行潤滑，減小花鍵的嚙合部位磨損，從而提升聯(lián)軸器的使用壽命。作為優(yōu)選，密封套二71的小直徑孔的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形的減重槽72。

作為本實施例的特別之處，花鍵套80與密封套一70、密封套二71之間分別設(shè)有沿傳動軸的軸向壓縮且相互平衡的彈性部件。一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，花鍵套80的中部徑向向外延伸有環(huán)狀的凸臺，該凸臺兩側(cè)的端面分別與密封套一70、密封套二71的端面相對。其中凸臺兩側(cè)的端面上沿圓周方向均布設(shè)有至少兩組盲孔84，每組盲孔84包括相互對稱且分別面向密封套一70、密封套二71的盲孔。盲孔內(nèi)放置壓縮彈簧85，壓縮彈簧85的自由端分別與密封套一70、密封套二71的端面接觸，用于提供預(yù)緊力，防止花鍵套產(chǎn)生軸向的竄動，即使在震動與沖擊作用下產(chǎn)生了一定的軸向竄動，由于相互對稱壓縮彈簧的平衡作用，可以使花鍵套的竄動恢復(fù)。

為了防止發(fā)電機端的寄生電流傳遞至變速箱損壞變速箱內(nèi)的齒輪與軸承等零部件，本實施例中在絕緣法蘭50與傳動軸40之間設(shè)有由有機非金屬絕緣材料制成的絕緣軸41。其中絕緣軸41的兩端與傳動軸和絕緣法蘭連接的端面均為錐形面，錐形面可以增大連接處的表面積，使得連接強度更高。為了進一步增加連接的強度，絕緣軸41與傳動軸40和絕緣法蘭50之間的連接面上均穿設(shè)有若干螺釘42。

當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的扭矩時，為了防止大扭矩對發(fā)電機造成損壞，在輸出法蘭60與絕緣法蘭50之間設(shè)有過載保護裝置。本實施例中，過載保護裝置包括環(huán)狀的過載保護壓板51，該過載保護壓板51套設(shè)于輸出法蘭60上并與絕緣法蘭50的法蘭盤固定連接。其中輸出法蘭60的法蘭盤位于絕緣法蘭50的法蘭盤與過載保護壓板51之間，輸出法蘭60的法蘭盤兩側(cè)設(shè)有摩擦片52并分別與絕緣法蘭的法蘭盤、過載保護壓板51摩擦連接。絕緣法蘭端傳遞傳遞過來的扭矩通過摩擦片的摩擦傳遞至輸出法蘭，進一步傳遞至發(fā)電機。當(dāng)絕緣法蘭端傳遞過來的扭矩過大時，摩擦片52與絕緣法蘭的法蘭盤、過載保護壓板51的表面會產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，使得扭矩傳輸中斷，從而保護發(fā)電機組避免因大扭矩而受損壞。需要說明的是，該摩擦片的動、靜摩擦系數(shù)比較接近，避免過載打滑時產(chǎn)生較大的沖擊。

一種優(yōu)選的實施例，過載保護壓板51與絕緣法蘭50的法蘭盤之間通過螺栓與螺母固定連接，所述螺母與過載壓板之間設(shè)有彈性墊圈53。當(dāng)摩擦片52產(chǎn)生磨損時，彈性墊圈53會進行位移補償，其中彈性墊圈53還具有標(biāo)定過載壓板對摩擦片的壓力的功能，從而標(biāo)定過載扭矩，保證連接的可靠性，提升聯(lián)軸器的使用壽命。

本實施例中，輸入法蘭10與輸入軸(變速箱2的輸出軸)之間過盈連接，并通過平鍵82傳遞扭矩。輸出法蘭60與輸出軸(發(fā)電機4的輸入軸)之間過盈連接，并通過平鍵82傳遞扭矩。

實施例二

本實施例的水平軸海流能發(fā)電機用聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，該實施例與實施例一的區(qū)別在于，輸入法蘭10與輸入軸(變速箱2的輸出軸)之間及輸出法蘭60與輸出軸(發(fā)電機4的輸入軸)之間的連接方式不同。由于過盈連接不便于拆卸，本實施例中，輸入法蘭10和輸出法蘭60的內(nèi)壁設(shè)有錐形漲緊面，還包括與錐形漲緊面匹配的漲緊套11，該漲緊套11具有一定的彈性，漲緊套11的外壁為與錐形漲緊面匹配的內(nèi)錐面，漲緊套11的端蓋與輸入法蘭10或輸出法蘭60的端面之間通過軸向旋緊的螺釘連接，并可通過螺釘?shù)男o程度控制法蘭與軸的連接強度。該結(jié)構(gòu)與平鍵傳遞扭矩的連接方式相比，拆卸更加方便，且連接更加可靠。

總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。