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风力涡轮机的制作方法 专利技术说明

作者:admin      2022-11-26 17:51:49     313

风力涡轮机的制作方法 专利技术说明

发动机及配件附件的制造及其应用技术1.本发明涉及一种风力涡轮机,其包括机舱,该机舱具有至少一个主轴承,该主轴承的旋转轴线朝向水平轴线倾斜并且包括内环和外环。背景技术:2.风力涡轮机通常包括塔架,塔架在其顶部具有机舱。转子布置在机舱处,该转子包括毂,一个或多个转子叶片(通常三个转子叶片)固定到该毂,与风相互作用。毂和转子的旋转驱动发电机。转子布置在至少一个主轴承中,该主轴承包括通常静止的内环和连接到转子且相对于内环旋转的外环。然而,特别是关于齿轮传动的风力涡轮机,还已知的是使转子连接到主轴承的内环,并且其中,外环是静止的。传统上,风力涡轮机使用滚柱轴承作为主轴承,但是新的和大型的多兆瓦风力涡轮机可能发现使用滑动轴承作为主轴承是有益的。滑动轴承需要液体润滑和良好的密封以避免泄漏,不过泄漏仍然会发生。技术实现要素:3.本发明的目的是提供一种具有改进的润滑的风力涡轮机。4.为了解决该问题,本发明提出一种风力涡轮机,其包括机舱,所述机舱具有至少一个主轴承,所述主轴承的旋转轴线朝向水平轴线倾斜并且包括内环和外环,其中,所述主轴承是滑动轴承,并且所述内环是静止的,而所述外环围绕所述内环旋转,所述主轴承用润滑流体润滑,并且所述外环包括第一和第二密封装置,所述第一和所述第二密封装置布置在所述外环的两侧以便密封到所述内环并且围绕所述外环延伸,其中,由于所述主轴承的倾斜,所述第一密封装置低于所述第二密封装置,其中,静止的泄漏润滑流体收集装置设置成邻近所述第一润滑装置,适于收集从所述第一和所述第二密封装置泄漏的润滑流体,其中,所述外环设置有一个或多个轴向孔,所述一个或多个轴向孔将邻近所述第二密封装置的泄漏润滑流体收集区域连接到所述泄漏润滑流体收集装置,并且其中,每个密封装置包括容纳密封元件的凹槽和具有折叠部的密封元件承载环以及附接到所述承载环的夹持环,所述夹持环封闭所述折叠部以构建所述凹槽并且将所述密封装置夹持在所述凹槽中。5.本发明提出了一种具有润滑系统的风力涡轮机,该润滑系统使用优选为油的润滑流体来润滑主轴承,该主轴承是滑动轴承,并且该润滑系统具有收集任何泄漏物并将泄漏物返回到润滑回路的可能性。这是可能的,因为优选地为由一个单个部件制成的单件式环的旋转的外环设置有第一和第二密封装置,所述第一和第二密封装置布置在旋转的外环的两侧上,围绕外环的整个圆周延伸。密封装置被布置成提供朝向固定内环的良好密封。然而,可能发生一些泄漏。收集这种泄漏物。为了收集泄漏物,邻近第一密封装置设置静止的泄漏润滑流体收集装置。该静止的润滑流体收集装置适于收集通过两个密封件泄漏的润滑流体。由于第一密封装置邻近静止的润滑流体收集装置,所以该泄漏量可被容易地收集。如上所述,第二密封装置布置在外环的另一侧上。为了收集任何泄漏物,邻近第二密封装置设置泄漏润滑流体收集区域,该泄漏润滑收集区域优选地设置成与外环和第二密封装置一起旋转。因此,通过第二密封装置泄漏的任何润滑流体将会被收集在该泄漏润滑流体收集区域中。6.为了传输所收集的泄漏流体,外环设置有一个或优选地多个充当旋转通道的轴向孔,所述孔将泄漏润滑流体收集区域连接到布置在轴承另一侧的泄漏润滑流体收集装置,使得泄漏流体能够从轴承的一侧流动到轴承的另一侧。主轴承以及因此转子等朝向水平轴线略微倾斜的事实促进了这种流动。倾斜角通常为约5-10°。由于主轴承的略微倾斜,轴承的一侧低于轴承的另一侧。根据本发明,第一密封装置所布置到的第一轴承侧是下轴承侧,而第二密封装置所布置到的相对的第二轴承侧是上轴承侧。由于环也是倾斜的,并且由于设置在旋转的外环中将泄漏润滑流体收集区域与泄漏流体润滑流体收集装置连接的一个或多个孔平行于轴承的旋转轴线,所以一个或多个轴向孔也是倾斜的,使得从泄漏润滑流体收集区域到泄漏润滑流体收集装置存在永久倾斜,该倾斜促进了泄漏流体从收集区域到收集装置的流动。7.本发明有利地允许使用润滑流体来润滑滑动轴承。由于它是流体,因此它允许在操作期间润滑所有接触点,所有表面被润滑流体润湿并且因此在操作期间以及甚至在停止期间、甚至在长时间停止期间被保护而免于腐蚀。由于其流体特性,可以借助于至少一个泵使润滑流体在润滑回路中循环,从而允许将润滑流体输送到任何需要的点,使得可以容易地将润滑流体供应到主轴承的需要良好润滑的不同点,然后润滑流体从这些点被分布在整个主轴承内。8.风力涡轮机可以是具有单个轴承的直接驱动风力涡轮机或者是齿轮风力涡轮机,虽然其可以仅包括一个单个主轴承,但是风力涡轮机也可以包括具有围绕静止的内环旋转的外环的双轴承系统。本发明的泄漏流体收集和分布系统还允许双轴承系统的良好润滑,该双轴承系统是双滑动轴承系统。9.如上所述,旋转泄漏润滑流体收集区域设置在旋转的外环和外环系统处。该泄漏润滑流体收集区域优选地是围绕外环延伸的收集凹槽,使得在外环的圆周和第二密封装置的任何点处泄漏的任何泄漏流体能够被收集在圆形凹槽中。泄漏流体通常聚集在旋转凹槽的下侧,或者聚集在最低点,因为它是流体并且因为旋转速度不是非常高。即使仅设置一个具有一定直径的轴向孔或通道,该旋转孔穿过泄漏流体收集槽并带走一些流到另一轴承侧的泄漏流体。优选地,当然设置了将泄漏润滑流体收集区域与泄漏流体连接装置连接的若干个孔,所述孔优选地围绕外环的圆周均匀分布。这确保了泄漏流体几乎一直从一个轴承侧输送到另一侧,因为存在多个旋转穿过泄漏流体收集槽的连接孔,流体可以流入到这些孔中。由于这若干个孔优选地是均匀分布的,因此几乎存在恒定的流体流量。10.如上所述,从第一和第二密封装置泄漏的所收集的润滑流体被收集在收集装置中,该收集装置静止地布置成邻近第一密封装置。该泄漏润滑流体收集装置优选地布置在静止的内环处,其非常靠近外环和第一密封装置,使得从第一密封装置泄漏的任何流体能够几乎直接地被收集在收集装置中。该收集装置优选地是围绕主轴承延伸的收集环,如上所述,该收集环优选地布置在静止的内环处。在替代方案中,它当然也可以固定到任何其它静止的支撑装置,只要它邻近或者非常靠近第一密封装置。收集环允许不仅在圆周的最低点而且沿着外环的整个360°旋转来收集泄漏流体,在此期间一些泄漏流体最大离开特别是孔。11.滴落边缘环(drip edge ring)可布置在外环处,延伸到泄漏润滑流体收集装置(特别是收集环)或者延伸到泄漏润滑流体收集装置(特别是收集环)中。该滴落边缘环桥接第一密封装置和收集装置或收集环之间的任何轴向距离,使得泄漏流体除了流入收集环之外不能流到任何其他地方。它从滴落边缘环的滴落边缘滴落到收集装置或收集环中,其可以具有特定的收集凹槽或类似物。12.每个密封装置适于在旋转的外环和静止的内环之间提供适当的密封,所述密封装置固定到所述旋转的外环。每个密封装置优选地包括容纳密封元件的凹槽,密封元件例如是具有从密封元件基部朝向内环延伸的一个或多个唇缘的唇缘密封元件,密封元件或(一个或多个)密封唇缘沿着所述内环滑动。该密封元件被容纳在密封装置的凹槽中,使得其易于被布置在相应安装的密封装置处。13.每个密封装置包括具有折叠部(fold)的密封元件承载环和附接到承载环的夹持环,夹持环封闭折叠部以构建凹槽并将密封装置夹持在凹槽中。因此,每个密封装置由两部分构成,即,具有折叠部的密封元件承载件和封闭折叠部以构建凹槽的夹持环。密封元件的宽度稍大于凹槽的宽度,使得当凹槽被封闭时密封装置被夹持。14.如上所述,泄漏润滑流体区域优选地尽可能靠近第二密封装置,并且优选地被实现为围绕外环的圆周延伸的收集凹槽。在优选实施例中,第二密封装置的夹持环包括泄漏润滑流体区域,特别是收集凹槽。收集区域或收集凹槽集成在包括密封元件承载件和夹持环的第二密封装置中。它直接集成在夹持环中,使得从非常靠近的密封元件泄漏的任何泄漏流体可以被直接收集在收集凹槽中。15.为了避免任何所收集的泄漏流体再次从泄漏润滑流体收集区域或收集凹槽泄漏,在将收集凹槽密封到内环的夹持环处设置密封元件,如密封唇缘。该密封唇缘在收集凹槽的另一侧密封该凹槽,使得在该凹槽中收集的任何泄漏流体保持在凹槽中,直到其经由轴向孔被引导到主轴承的另一侧上的泄漏流体收集装置。16.如上所述,密封装置优选地包括密封元件承载件和夹持环,泄漏润滑流体收集区域优选地以凹槽的形式被实现为靠近密封装置或者被集成到密封装置中。根据本发明的另一实施例,至少一个轴向孔或者每个轴向孔与泄漏润滑流体收集区域(特别是凹槽)连通,并且从夹持环延伸通过第二密封装置的密封元件承载环、外环并且通过第一密封装置的密封元件承载环和夹持环,并且通向泄漏润滑流体收集装置。连接泄漏润滑流体收集区域和泄漏润滑流体收集装置的每个轴向孔包括若干个孔区段,它们一起实现了将收集区域连接到连接装置的完整的轴向孔。孔区段被实现在第二密封装置的夹持环和承载环中、在外环中以及在第一密封装置的元件承载件和夹持环中。所述轴向孔或每个轴向孔在两个端部都是开口的。在第二密封装置的那一侧,它通向收集区域或收集凹槽,并且在第一密封装置的那一侧,它通向收集装置或收集环。由于所有相应的孔区段都在所有环部件的相同半径上实现,因此只需要调节单独部分并对准孔区段,使得实现相应的轴向孔。特别是当轴向孔围绕圆周均等地间隔时,对准是简单的。17.夹持环和元件承载环优选地借助于若干个螺栓连接件固定到外环,螺栓连接件优选地围绕外环的圆周均等地分布。而且,相应部分的固定通过均等地间隔的螺栓连接件来实现。例如,螺栓连接件沿着每个轴向孔或类似物。然而,间距也可以不同。在这种情况下,也可以利用第一螺栓连接件将密封元件承载件固定到外环的那一侧,并且利用第二螺栓连接件将夹持环固定到密封元件承载件或者也固定到外环侧。18.由于每个密封装置是密封或收集流体的两件式装置,因此优选的是,至少一个密封环分别布置在夹持环和元件承载环之间以及在元件承载环和外环之间,所述密封环布置在相应的凹槽中。利用这些密封环,实现了夹持环到元件承载环的径向紧密连接以及元件承载环到外环的径向紧密连接。可以仅在相邻的零件中的仅一个中设置凹槽,或者也可以在相应零件中设置两个凹槽,其补足为最终凹槽。19.如上所述,本发明的主轴承优选地是自动润滑的。为了实现这种自动润滑,风力涡轮机优选地包括具有润滑回路的自动润滑装置,其具有用于循环润滑流体的泵,泄漏润滑流体收集装置(特别是收集环)连接到该润滑回路。这种润滑装置允许自动地将润滑流体提供到一个或两个主轴承(即一个或两个滑动轴承)处或内的需要点。由于泄漏润滑流体收集装置(特别是收集环)连接到润滑回路,所以任何泄漏流体也在润滑回路中再循环,并且因此不会损失。因此,回路中的润滑流体的量在长时间内保持恒定。可以减少与润滑流体或类似物的任何再填充有关的维护。20.本发明还包括用于根据上述详细公开的风力涡轮机的主轴承,所述主轴承包括内环和外环,其中,所述主轴承是滑动轴承,并且所述内环在安装时适于是静止的,而所述外环在安装时适于围绕所述内环旋转,所述主轴承用润滑流体润滑,并且所述外环包括第一和第二密封装置,所述第一和所述第二密封装置布置在所述外环的两侧以便密封到所述内环并且围绕所述外环延伸,其中,相关联的静止的泄漏润滑流体收集装置设置成布置成邻近所述第一润滑装置,所述泄漏润滑流体收集装置适于收集从所述第一和所述第二密封装置泄漏的润滑流体,其中,所述外环设置有一个或多个轴向孔,所述一个或多个轴向孔将邻近所述第二密封装置的泄漏润滑流体收集区域连接到所述泄漏润滑流体收集装置,并且其中,每个密封装置包括容纳密封元件的凹槽和具有折叠部的密封元件承载环以及附接到所述承载环的夹持环,所述夹持环封闭所述折叠部以构建所述凹槽并且将所述密封装置夹持在所述凹槽中。21.关于本发明的风力涡轮机公开的与主轴承、主轴承设置、主轴承部件或类似物直接或间接相关的所有特征也与本发明的主轴承本身的公开相关,使得这些特征中的任意特征也可以被要求用于主轴承,因为所有这些特征也具有发明相关性。附图说明22.从下面结合附图考虑的详细描述中,本发明的其它目的和特征将变得明显。然而,附图仅仅是原理图,仅仅是为了说明的目的而设计的,而不是限制本发明。附图示出:图1示出了风力涡轮机的主要透视图,图2是毂、转子和主轴承的布置结构的原理图,图3是主轴承的放大剖视图,图4是具有第二密封装置的主轴承侧的放大透视图,图5是具有第一密封装置的主轴承侧的放大透视图,以及图6是主轴承的部分横截面图,示出了第一和第二密封装置固定到外环。具体实施方式23.图1示出了本发明的风力涡轮机1,其包括可旋转地布置在机舱3处的转子2,机舱3布置在塔架4的顶部上。如公知的,转子2包括附接到毂6的三个转子叶片5。转子叶片5与风相互作用,使得转子旋转。转子驱动发电机,优选地驱动直接驱动发电机。24.图2示出了具有风力涡轮机1的中心元件的布置结构。其示出了连接到直接驱动发电机7的毂6,该直接驱动发电机7包括转子8并且还包括定子9,转子8在这里直接联接到毂6。定子9是静止的,固定到主轴10。25.毂6和转子8的布置结构能够分别相对于静止的轴10或定子9旋转。为了支承毂-转子布置结构,提供了主轴承11,在所示实施例中,该主轴承11是包括外环13的滑动轴承12,具有毂6和转子8的毂-转子布置结构连接到外环13,使得当毂6旋转时,外环13和转子8也旋转。主轴承11还包括静止的且固定到主轴10的内环14。26.由于主轴承11是滑动轴承12,旋转的外环13由轴向和径向引导或滑动垫滑动地引导,或者替代地在锥形滑动轴承中由锥形引导或滑动垫引导。图2示出了用于轴向引导外环13的前轴向垫15和后轴向垫16以及用于径向引导外环13的径向垫17。垫15、16和17是静止的,固定到静止的内环14。滑动垫(15、16、17)可包括若干部件(未示出),例如外部滑动部分、用于通过螺栓或类似物附接到一结构的支撑部分、确保滑动垫能够倾斜的倾斜支撑部分和/或确保滑动垫和倾斜支撑件的预加载的弹性装置(例如弹簧)。27.转子2的旋转轴线以及因此主轴承11的旋转轴线相对于水平面或轴线略微倾斜。图2示出了倾斜角α,主轴承11的旋转轴线18相对于水平面或轴线19示出了该倾斜角。因此主轴承11略微倾斜,这对于简单的泄漏润滑流体收集系统是有利的,这将在下面详细说明。28.如所述,主轴承11是滑动轴承。该滑动轴承需要被润滑流体润滑,该润滑流体在旋转的外环的滑动表面和轴向和径向垫15、16和17之间提供极薄的流体动力流体膜。因此,有必要在该区域中恒定地提供足够的润滑流体,该润滑流体可以充满或直接引入或润滑到相应的轴承点或排空的轴承腔等。润滑系统需要在该区域中保持永久和恒定的润滑量。29.为了提供恒定润滑,提供了自动润滑装置20,其在图2中被原理地示出。该润滑装置包括具有润滑流体22的储存器21,其被集成在润滑回路23中。利用集成在回路23中的泵24使润滑流体22在回路23中循环。回路23包括一个或多个流体管,所述一个或多个流体管或所述一个或多个流体管中的至少一些被引导到主轴承11,以在一个或若干个点将润滑流体22排出到主轴承11或完全充满主轴承。如图2进一步所示,润滑装置20还包括在回路23中的改向管,该改向管允许使任何所收集的泄漏润滑流体改变方向,所收集的泄漏润滑流体从主轴承11泄漏并且在回路23中被改变方向,该收集系统将在下面说明。30.图3示出了主轴承11或滑动轴承12的局部放大图。该图部分地示出了外环13和内环14并且还示出了毂6,在该实施例中,毂6附接到外环13。图3示出了主轴承11的下端的横截面图。31.外环13设置有附接到外环13的一个相应内侧的第一密封装置25以及附接到外环13的另一侧的第二密封装置26。每个密封装置25、26包括密封元件27、28,其滑动地接触内环14的相邻的静止表面。每个密封元件27、28可以包括滑动地接触内环表面的唇缘,所述唇缘或详细设置在图中未示出。32.每个密封装置25、26还包括具有折叠部31、32的密封元件承载件29、30。此外,每个密封装置25、26包括附接到元件承载件29、30的夹持环33、34,夹持环33、34封闭折叠部31以构建相应的凹槽35、36,密封元件27、28分别被布置成夹持在凹槽35、36中。33.密封装置25、26二者提供良好且紧密的密封,然而润滑流体22可能发生一些泄漏。如所述,该泄漏润滑流体被收集并被改变方向到润滑回路23。34.为了收集从第二密封装置26泄漏的泄漏流体,在夹持环34中实现了泄漏润滑流体收集区域37,其被实现为圆形凹槽38。该凹槽38尽可能靠近密封元件32,使得从该密封元件32泄漏的任何润滑流体被收集在凹槽38中。35.该泄漏润滑流体收集区域37连接到泄漏润滑流体收集装置39,泄漏润滑流体收集装置39被实现为围绕主轴承延伸的收集环40。该润滑剂收集装置39或者收集环40是静止的,优选地附接到内环14,使得其靠近第一密封装置25。36.收集环40包括收集凹槽41,在收集凹槽41处收集任何泄漏的润滑流体,所述收集凹槽41连接到润滑回路23以便使所收集的泄漏流体改变方向。37.为了传输被收集在凹槽38中的泄漏流体,设置了若干个轴向孔42,其将泄漏润滑流体收集区域37连接到泄漏润滑流体收集装置39,因此其将凹槽38连接到收集环40。多个平行的轴向孔42围绕外环13的圆周均等地设置并分布。每个轴向孔42在一个端部处通向凹槽38,并且在另一个端部处通向收集环40。它包括若干个孔区段,因为每个轴向孔42延伸穿过夹持环34、密封元件承载件30、外环13、密封元件承载件29和夹持环33,如图3清楚地示出的。所有相应的孔区段对准,使得形成流体通道。38.由于主轴承11如图3中的旋转轴线18和水平轴线19以及倾斜角α所示地朝向水平轴线略微倾斜,并且因此具有第一密封装置25的主轴承的右侧由于倾斜而以某种方式低于具有第二密封装置26的另一侧,所以每个轴向孔42也朝向水平轴线略微倾斜一倾斜角α,使得实现了自然流动方向并且润滑流体自动地从凹槽38流向收集环40。39.当润滑流体离开相应的轴向孔42时,润滑流体在固定到第一密封装置25的滴落边缘环43上流动,所述滴落边缘环43收集离开轴向孔42的流体并将其引导到收集环40。如图3清楚地示出,它轴向延伸到收集环40中。40.不仅从第二密封装置26泄漏的润滑流体被收集在滴落边缘环43和承载环40上,而且从第一密封装置25泄漏的润滑流体也被收集在滴落边缘环43和承载环40上。该泄漏流体直接流到滴落边缘环43上,并且从那里直接流到收集环40。41.相应的泄漏流体流在图3中由相应的箭头示出。42.润滑流体存在于主轴承11的内部,主轴承11充满润滑流体或油,或者流体直接润滑到某些点。润滑流体存在于主轴承11的区域44、45中,因此存在于每个密封装置25、26的一侧上,润滑流体从该处通过密封装置25、26泄漏并且如上所述被收集。43.图4以放大透视图示出了具有密封元件承载件30的第二密封装置26和具有凹槽38的夹持环34。附接到夹持环34的是密封唇缘形式的密封元件46,其延伸到内环14。该密封元件46在该侧上提供密封,使得被收集在凹槽38中的任何泄漏润滑流体保持在凹槽38中,直到其在相应孔42中流动。44.为了将元件承载件30紧密地固定到内环13并且为了将夹持环34紧密地固定到元件承载件30,相应的另外的密封元件47、48被布置在例如设置在密封元件承载件30和夹持环34中的相应的凹槽49、50中。这允许该元件连接的轴向密封。45.图5示出了另一轴承侧的放大图,其示出了第一密封装置25。这里,相应的密封元件51、52也布置在相应的凹槽53、54中,优选地也设置在密封元件承载件29和夹持环33的表面中。46.图5还示出了收集环40附接到静止的内环14以及滴落边缘环43在收集凹槽41上方重叠或者进入收集环40中,使得从滴落边缘环40的滴落边缘滴落的任何泄漏油都直接滴落到该收集凹槽41中。47.图6示出了横截面图,其示出了第一和第二密封装置25、26固定到外环13。每个密封元件承载件29、30利用第一螺栓连接件55、56连接到外环13。外环13设置有相应的螺纹孔,被容纳在密封元件承载件29、30的相应通孔中的螺栓连接件55、56拧入相应的螺纹孔中。48.夹持环33、34以及另外作为第二固定装置的整个密封装置25、26也通过相应的另外的螺栓连接件57、58固定,螺栓连接件57、58接合夹持环33、34和密封元件承载件29、30中的相应通孔并且延伸到外环中的相应螺纹孔中,如图6所示。49.尽管已经参照优选实施例详细描述了本发明,但是本发明不受所公开的示例的限制,本领域技术人员能够从所公开的示例中导出其它变型而不脱离本发明的范围。

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