CN102022287B - 立轴式风力发电系统及立轴风力发电机组增速齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立轴风力发电机组增速齿轮箱，包括传动装置、润滑装置、密封装置和箱体；其中，所述传动装置设置在所述箱体内，所述传动装置包括第一行星轮传动、联轴器和第二行星轮传动，所述第一行星轮和所述第二行星轮通过所述联轴器实现连接；所述润滑装置用于润滑所述传动装置，所述密封装置用于对所述立轴风力发电机组增速齿轮箱进行密封。本发明提供的立轴风力发电机组增速齿轮箱采用两个行星轮传动，使得风力发电机组增速齿轮箱能够满足兆瓦级风力发电机组的需要。本发明还提供了一种具有上述增速齿轮箱的立轴式风力发电系统。

Description

立轴式风力发电系统及立轴风力发电机组增速齿轮箱

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及立轴风力发电机组增速齿轮箱，本发明还涉及一种具有上述立轴风力发电机组增速齿轮箱的立轴式风力发电系统。

背景技术

增速齿轮箱是风力发电机组的关键核心部件，其功能是将发电机组叶片受风力作用产生的低速转动速度增至发电机需要的合适转速，以供发电机使用。其中，立轴风力发电机组是近年研制开发的新型风力发电机组，风能采集原理完全不同于目前主流的水平机组，具有采风能力强，叶片受载均衡平稳，维修方便，单位成本低廉，风场选择面更广，投资资金更少，机组运行更可靠，但是，目前国外立轴风力发电机组已有2.5MW样机运转，而国内只有50Kw模型机组运行，远远不能达到大型风力发电机组的需求，兆瓦级别的样机正处在开发研制阶段。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种立轴风力发电机组增速齿轮箱，以满足兆瓦级立轴风力发电机组的需要。

为了实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种立轴风力发电机组增速齿轮箱，包括传动装置、润滑装置、密封装置和箱体；其中，所述传动装置设置在所述箱体内，所述传动装置包括第一行星轮传动、联轴器和第二行星轮传动，所述第一行星轮传动和所述第二行星轮传动通过所述联轴器实现连接；

所述润滑装置用于润滑所述传动装置，所述密封装置用于对所述立轴风力发电机组增速齿轮箱进行密封，所述密封装置包括动环、静环和调整块，所述动环安装在所述传动装置的旋转轴上，所述静环固定在所述箱体上，所述静环与所述旋转轴之间通过双向螺旋密封，所述动环与所述静环之间具有间隙，所述间隙的大小通过所述调整块来调整，所述调整块设置在所述静环与所述箱体之间，所述动环和静环因相互转动以形成气隙阻隔的面均向下倾斜延伸。

优选的，上述立轴风力发电机组增速齿轮箱中，所述润滑装置包括进油管和储油环，所述进油管设置在所述箱体上，用于向储油环中输入润滑油，所述储油环设置在所述第一行星轮传动和第二行星轮传动的行星架上，用于将所述润滑油通过所述第一行星轮传动和第二行星轮传动的行星架上的油孔注入到所述第一行星轮传动和第二行星轮传动的轮系和轴承上。

基于上述立轴风力发电机组增速齿轮箱，本发明还提供了一种立轴式风力发电系统，其特征在于，包括如上所述的立轴风力发电机组增速齿轮箱、风机叶轮和风力发电机，所述风力发电机组增速齿轮箱的输入轴与风机叶轮的输出端相连接，所述风力发电机组增速齿轮箱的输出端接与所述风力发电的输入端相连接。

上述的技术方案有以下有益效果：

本发明所提供的立轴风力发电机组增速齿轮箱，通过增速两极行星齿轮传动增速后达到合适的转速，在第一行星轮传动的基础之上把风机叶轮的输出速度进行增速，在第一行星轮传动的基础之上通过第二行星轮传动进行增速，最终使得速度达到兆瓦级发电机组所需的速度。

此外，本发明采用的润滑装置，改变了传统的润滑方式，传统的做法是整个增速箱装满润滑油，采用浸油润滑，对润滑油的搅动大，发热量大，降低润滑油的工作效果和寿命，本发明中的润滑装置利用油管把润滑油从油箱中输入到设置在行星轮的行星架上的储油环中，储油环将润滑油从行星架和行星轮轴上的油孔输送到所需润滑的部件上，实现润滑，润滑后的润滑油通过回油孔回到油箱中，本发明的改进使得在润滑的过程中只使用一部分润滑油，避免了搅动件的对润滑油的搅油，延长了润滑油的使用寿命。

本发明采用动静环组合的密封装置，高速旋转的动环利用离心力将附在旋转轴上的大部分润滑油甩开，动环和静环因相互转动形成气隙阻隔，润滑油无法沿静环爬到旋转轴而漏出，静环与旋转轴之间的双向螺栓密封一方面可以加强阻止润滑油沿旋转轴漏出，另一方面双向螺栓密封产生的负压同时也可以防止空气中的灰尘进入增速箱污染润滑油。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的立轴风力发电机组增速齿轮箱的传动装置结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的立轴风力发电机组增速齿轮箱的润滑装置结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的立轴风力发电机组增速齿轮箱的密封装置的结构示意图；

图4为本发明提供的一种立轴风力发电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更清楚地表示本发明的实施例，下面将附图中的标号解释如下：

B为第一级行星齿轮传动，包括：1、太阳轮，2、内齿圆，3、行星轮，4、行星架；5、联轴器，A为第二级行星齿轮传动，包括：6、太阳轮，7、内齿圆，8、行星轮，9、行星架；10、进油管，11、储油环，12、润滑油，13、轴承，14、行星轮轴，15、动环，16、旋转轴，17、静环，18、箱体、19、调整块。

实施例一、本发明实施例公开了一种立轴风力发电机组增速齿轮箱，包括传动装置、润滑装置、密封装置和箱体，传动装置、润滑装置和密封装置都设置在该立轴风力发电机组增速齿轮箱中，润滑装置对传动装置进行润滑，密封装置用于密封，防止立轴风力发电机组增速齿轮箱漏油；传动装置如附图1所示，包括第一行星轮传动B、联轴器5和第二行星轮传动A，第一行星轮传动B和第二行星轮传动A通过联轴器5实现连接。

本发明通过增速箱两级行星齿轮传动增速后，使得立轴风力发电机组增速齿轮箱达到兆瓦级的输出功率，以驱动发电机工作。

实施例二、在实施例1的基础之上，采用如附图2的润滑装置，包括进油管10和储油环11，进油管10设置在箱体18上，用于向储油环11中加入润滑油，储油环11设置在第一行星轮传动B和第二行星轮传动A的行星架4和9上，用于将润滑油通过第一行星轮传动B和第二行星轮传动A的行星架4和9上的油孔注入到第一行星轮传动和第二行星轮传动的轮系和轴承上。

立轴风力发电机组增速齿轮箱在工作时行星架4和9与太阳轮1和6绕立轴风力发电机组增速齿轮箱中心线转动，行星轮3和8一方面绕自身中心线转动，同时还绕增速箱中心线公转，这样太阳轮1和6、行星轮3和8及轴承13的润滑非常困难，传统的做法是整个增速箱装满润滑油，采用浸油润滑，其特点是觉有厉害，发热量大，箱体温度很高，润滑油因为长期工作在高温下极易老化，继而影响承载油膜的形成，导致齿轮和轴承损坏。本发明实施例二中采用的润滑方式，利用进油管把润滑油从油箱中输送到储油环中，储油环设置在箱体上，可以将润滑油从静止的箱体上输送到转动的行星架上，通过行星架和行星轮轴上的油孔分别润滑轮、行星轮和轴承，润滑油经回油孔回到油箱，齿轮箱内不再装有润滑油，本发明的润滑装置采用往需被润滑的部件上浇注润滑的方式进行润滑，避免了转动部件对润滑油的搅动，使得润滑油的润滑性能良好，延长了润滑油的使用寿命。

所以实施例二中提供的立轴风力发电机组增速齿轮箱，除了具有实施例例所述的优点外，还具有延长润滑油使用寿命的优点。

实施例三、在实施例二的基础之上，本发明采用的密封装置包括动环15、静环17和调整块19，动环安装在传动装置的旋转轴上，静环固定在箱体18上，静环与传动装置的旋转轴16之间通过双向螺旋密封，动环与静环之间具有间隙，而且动环与静环之间的间隙大小通过调整块19来实现，调整块19设置在静环17和箱体18之间。

本发明实施例三提供的密封装置的工作原理是：

立轴风力发电机组增速齿轮箱在高速旋转时，会有大量的润滑油流下，高速旋转的动环利用离心力将附在旋转轴上的大部分旋转轴上的润滑油甩开，动环和静环因相互转动形成气隙阻隔，润滑油无法沿静环爬到传动装置的旋转轴而漏出，静环与传动装置的旋转轴之间采用双向螺旋密封，一方面可以加强阻止润滑油沿传动装置的旋转轴漏出，另一方面，螺旋密封产生的负压同时可以防止空气中的灰尘进入增速箱污染润滑油。即使立轴风力发电机组增速齿轮箱停机，只要回油通畅及时，应为动环和静环的隔离，立轴风力发电机组增速齿轮箱也不会发生漏油事件。

此外，本实施例提供的立轴风力发电机组增速齿轮箱，除了实施例一、实施例二的优点外和本实施例中的密封装置具有良好的密封效果外，本实施例的密封装置中，动环和静环之间无接触，不磨损，延长了密封装置的使用寿命，不用进行维护。

本密封装置可以调整动环和静环之间的间隙来适应不同的工作转速和不同粘度的润滑油，使得本发明提供的立轴风力发电机组增速齿轮箱可以使用多种润滑油，增大了立轴风力发电机组增速齿轮箱的使用范围。但是无论密封装置的动环和静环采用间隙的大小如何，都在本发明所保护的范围之内。

基于上述提供的装置，本发明还提供了一种立轴式风力发电系统，如附图4所示，包括立轴风力发电机组增速齿轮箱、风机叶轮和风力发电机，其中风力发电机组增速齿轮箱的输入轴与风机叶轮的输出端相连接，风力发电机组增速齿轮箱的输出端与风力发电机的输入端相连接。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种立轴风力发电机组增速齿轮箱，其特征在于，包括传动装置、润滑装置、密封装置和箱体；其中，所述传动装置设置在所述箱体内，所述传动装置包括第一行星轮传动、联轴器和第二行星轮传动，所述第一行星轮传动和所述第二行星轮传动通过所述联轴器实现连接；

所述润滑装置用于润滑所述传动装置，所述密封装置用于对所述立轴风力发电机组增速齿轮箱进行密封；

所述密封装置包括动环、静环和调整块，所述动环安装在所述传动装置的旋转轴上，所述静环固定在所述箱体上，所述静环与所述旋转轴之间通过双向螺旋密封，所述动环与所述静环之间具有间隙，所述间隙的大小通过所述调整块来调整，所述调整块设置在所述静环与所述箱体之间，所述动环和静环因相互转动形成气隙阻隔的面均向下倾斜延伸。

2.根据权利要求1所述立轴风力发电机组增速齿轮箱，其特征在于，所述润滑装置包括进油管和储油环，所述进油管设置在所述箱体上，用于向储油环中输入润滑油，所述储油环设置在所述第一行星轮传动和第二行星轮传动的行星架上，用于将所述润滑油通过所述第一行星轮传动和第二行星轮传动的行星架上的油孔注入到所述第一行星轮传动和第二行星轮传动的轮系和轴承上。

3.一种立轴式风力发电系统，其特征在于，包括权利要求1所述的立轴风力发电机组增速齿轮箱、风机叶轮和风力发电机，所述风力发电机组增速齿轮箱的输入轴与风机叶轮的输出端相连接，所述风力发电机组增速齿轮箱的输出端与所述风力发电机的输入端相连接。

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