CN102232161A - 润滑油加热机构、齿轮机构、以及风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种润滑油加热机构，其具备用于储存润滑油的油箱、润滑油泵、设置在油箱内部并加热润滑油的加热器、至少部分覆盖加热器的上方的整流板。在油箱上设有从油箱向润滑油泵吸出润滑油的吸出口。整流板以被加热的润滑油朝向吸出口对流的方式设置。

Description

润滑油加热机构、齿轮机构、以及风力发电装置

技术领域

本发明涉及润滑油加热机构、齿轮机构、以及使用它们的风力发电装置，特别是涉及在极寒环境下起动机器时用于加热润滑油的加热机构。

背景技术

在极寒环境下使用风力发电装置及其它机器的情况下，产生加热润滑油的必要性。虽然在极寒环境下润滑油的粘度变高，但当润滑油的粘度变得过高时，作用于润滑油的循环泵的负荷变大，可能会招致循环泵的故障。因此，润滑油的温度低的情况下，将润滑油通过加热器加热。例如美国专利申请公开US2009/0191060A1(专利文献1)，公开了在从齿轮箱向泵排出润滑油的排出管上设置加热器的技术。

一个问题是，在极寒环境下机器的运转停止的情况下，在机器油箱的润滑油的再加热时花费时间。在极寒环境下使用的机器中，在润滑油油箱中设置加热器加热润滑油。但是，当在极寒环境下机器的运转停止而在机器油箱中积蓄的润滑油冷却时，润滑油的粘度变高。冷却并成为高粘度的润滑油不易产生对流，虽然加热器正上方的润滑油发生对流并迅速被加热，但在加热器的侧方及下方没有发生对流，因此位于加热器的侧方及下方的润滑油不易被加热。

特别是，由于机器布局的关系，在从机器油箱向润滑油泵吸出润滑油的吸出口位于加热器的侧方的情况中该问题较严重。由于吸出口附近的润滑油没有被加热，因此润滑油泵的再起动花费时间。

专利文献1：(美国)专利申请公开US2009/0191060A1

发明内容

因此，本发明目的在于提供润滑油加热机构以及使用该机构的风力发电装置，在机器油箱内的润滑油冷却后，可缩短润滑油泵的再起动所需时间。

本发明第一方面提供一种润滑油加热机构，其具备：用于储存润滑油的油箱、润滑油泵、设置在油箱的内部且加热润滑油的加热器、至少部分覆盖加热器上方的整流板。在油箱上设有从油箱向润滑油泵吸出润滑油的吸出口，整流板以被加热的润滑油朝向吸出口对流的方式设置。

该润滑油加热机构优选的是，在还具备齿轮的情况下，整流板以覆盖齿轮的下方的方式设置，作为在齿轮的附近保持润滑油的油盘发挥作用。

优选的是，整流板从设有吸出口的油箱的侧壁离开设置。

本发明另一方面提供一种润滑油加热机构，其具备：用于储存润滑油的油箱、润滑油泵、设置在油箱的内部且加热润滑油的加热器。

在油箱上，在加热器的侧方设有从油箱向润滑油泵吸出润滑油的吸出口。在该润滑油加热机构中，位于吸出口附近的润滑油比润滑油的液面的加热器的上方部分附近的润滑油更快地被加热。

本发明再其它方面提供一种齿轮机构，其具备：用于储存润滑油的油箱部分、齿轮、以覆盖齿轮的方式设置且在齿轮的附近保持润滑油的油盘、设置在油箱部分的内部且加热润滑油的加热器。在油箱部分设有从油箱部分向润滑油泵吸出润滑油的吸出口。油盘至少部分覆盖加热器的上方，作为使被加热的润滑油朝向吸出口对流的整流板发挥作用。

本发明再其它方面提供一种风力发电装置，其具备：支承风车转子的可旋转地设置的主轴、输入轴与主轴结合的增速机、与增速机的输出轴结合的发电机。增速机具备：具有储存润滑油的油箱部分的壳体、在壳体的内部设置的齿轮、以覆盖齿轮的下方的方式设置且在齿轮的附近保持润滑油的油盘、设置在油箱部分的加热器。在壳体上设有从油箱部分向润滑油泵吸出润滑油的吸出口。油盘至少部分覆盖加热器的上方，作为使润滑油朝向吸出口对流的整流板发挥作用。

附图说明

图1是表示具备本发明一实施方式的润滑油加热机构的润滑油循环系统的构成的概念图；

图2A是表示在设有整流板的情况下的机器内部的被加热的润滑油的动态的图；

图2B是表示在没有设置整流板的情况下的机器内部的被加热的润滑油的动态的图；

图3是表示本发明一实施方式的风力发电装置的侧面图；

图4是表示一实施方式的风力发电装置的机舱的内部构造的上面图；

图5是表示一实施方式的增速机的构造的剖面图；

图6是表示图5的增速机的油箱部分的构造的立体图；

图7是表示图5的增速机的油箱部分的构造的剖面图。

具体实施方式

图1是表示具备本发明一实施方式的润滑油加热机构的润滑油循环系统10的构成的概念图。在本实施方式中，润滑油循环系统10具备机器油箱1、润滑油泵2、辅机3。机器油箱1为设于机器(例如齿轮箱)等上并储存润滑油的油箱。润滑油泵2将机器油箱1的润滑油从吸出口6吸出并向辅机3输送。辅机3具备润滑油过滤器及润滑油冷却器等，对润滑油进行必要的处理并向机器输送。在机器的各部分使用的润滑油被回收于机器油箱1。为了防止在连接机器油箱1、润滑油泵2及辅机3的配管中的润滑油的冷却，优选为在这些配管上设置加热器(未图示)。

在机器油箱1的内部设有用于加热润滑油的加热器4。该加热器4用于在机器油箱1的内部的润滑油的温度低的情况下加热润滑油。在极寒环境下机器的运转停止而润滑油的温度降低时，润滑油的粘度变高。若润滑油的粘度过高则不能进行润滑油泵2的运转。因此，在机器的再起动时，在通过加热器4充分加热润滑油后，润滑油泵2被起动。

在此，在本实施方式中，在加热器4的上方设置用于控制润滑油的对流的整流板5。整流板5具有使润滑油朝向吸出口6对流的形状和位置。该整流板5有效地加热起动时所需部位的润滑油，有助于使润滑油泵2迅速地再起动。起动润滑油泵2时，没有必要加热全部润滑油，实际上需要加热的仅为吸出口6附近的润滑油。在此，在本实施方式中，通过设置整流板5，将吸出口6附近的润滑油迅速加热，可实现润滑油泵2的迅速的起动。以下，对整流板5的功能详细地进行说明。

图2A、图2B是对整流板5的功能进行说明的图。图2A是表示设置有整流板5的情况的润滑油的加热状况，图2B是表示没有设置整流板5的情况的润滑油的加热状况。在图2A、图2B中，重阴影表示被加热而粘度变低的润滑油的部分，浅阴影表示在低温下粘度高的润滑油的部分。

如图2B所示，在没有设置整流板5的情况下，被加热的润滑油仅在加热器4的上方发生对流。因此，虽然加热器4的上方的润滑油被迅速地加热，但加热器4的侧方的润滑油基本没有被加热。因此，若吸出口6位于加热器4的侧方，则直至吸出口6附近的润滑油被加热会花费时间，达到润滑油泵2能够起动需花费时间。

另一方面，在本实施方式中，如图2B所示，由于被加热的润滑油的对流通过整流板5朝向吸出口6，因此吸出口6附近的润滑油被迅速地加热。更具体而言，吸出口6附近的润滑油比润滑油的液面的加热器4的上方部分附近的润滑油更快(更早)地被加热。由于吸出口6附近的润滑油被迅速地加热，因此可以使润滑油泵2迅速地起动。

整流板5的形状及位置可进行各种变更。例如，在图2A中，整流板5具有完全覆盖加热器4的上方那样的形状和位置，但整流板5没有必要完全覆盖加热器4的上方。但是，为了促进吸出口6附近的润滑油的加热，优选为整流板5完全覆盖加热器4的上方。

另外，如图2A所示，整流板5优选为从设置有机器油箱1的吸出口6的侧壁少许离开地设置。其是为了抑制润滑油泵2的起动后的润滑油的循环受妨碍的程度。当将整流板5直接安装在机器油箱1的侧壁上时，妨碍从机器油箱1的上方返回的润滑油返回吸出口6。如图2A所示，通过使整流板5从机器油箱1离开少许地设置，能够抑制润滑油的循环受妨碍的程度。

上述的润滑油加热机构的构造特别适用于在寒冷地方使用的风力发电装置的各种设备机构，特别是增速机。以下，对适用了本发明的润滑油加热机构的增速机的构造进行说明。

图3是表示本发明一实施方式的风力发电装置11的侧面图。风力发电装置11具备立起地与基础12a相接的塔架12、在塔架12的上端设置的机舱13、相对于机舱13可旋转地安装的转子头14、安装于转子头14上的风车叶片15。由转子头14和风车叶片15构成风车转子。

如图4所示，使主轴16的一端与转子头14结合，该主轴16由主轴承16a可旋转地支承。主轴16的另一端与增速机17的输入轴连结。增速机17的输出轴与发电机18的转子结合。当通过风力使转子头14旋转时，该旋转通过增速机17加速并被传递至发电机18的转子，驱动发电机18。由此，能够从发电机18获得电力。

图5是表示本实施方式的增速机17的构造的剖面图。增速机17具备行星齿轮机构17a、齿轮加速机构17b、收容它们的壳体19。行星齿轮机构17a具有输入轴21、太阳齿轮22、多个行星齿轮23(仅图示一个)、内齿轮24、多个行星销25(仅图示一个)、太阳轴26。输入轴21具有插入主轴16的插入孔21a，在插入孔21a中插入主轴16并束以收缩配合件21b，由此主轴16与输入轴21连结。收缩配合件21b为通过来自外部的驱动力而内径可缩小的构成的环状的机械元件，例如，构成为通过设于收缩配合件21b上的螺栓、或者油压来束紧。输入轴21通过设置在壳体19上的轴承27可旋转地支承。输入轴21在行星齿轮机构17a中，作为支承行星齿轮23的齿轮架发挥作用。行星齿轮23位于太阳齿轮22和内齿轮24之间，通过插入行星齿轮23的行星销25与输入轴21连结。太阳轴26与太阳齿轮22结合，作为行星齿轮机构17a的输出轴使用。若使输入轴21旋转，则该旋转经由行星齿轮23被传递至太阳齿轮22，与太阳齿轮22连接的太阳轴26被加速而旋转。

齿轮加速机构17b具备与太阳轴26接合的第一旋转轴31、与第一旋转轴31接合的第一平齿轮32、第二平齿轮33、与第二平齿轮33接合的第二旋转轴34、与第二旋转轴34接合的第三平齿轮35、第四平齿轮36、与第四平齿轮35接合的输出轴37。第一旋转轴31、第二旋转轴34及输出轴37分别通过在壳体上设置的轴承38、39、40可旋转地支承。进而，第一平齿轮32和第二平齿轮33啮合，第三平齿轮35和第四平齿轮36啮合。在这种构造的齿轮加速机构17b中，若太阳轴26旋转，则该旋转被传递给第一平齿轮32、第二平齿轮33、第三平齿轮35及第四平齿轮36，与第四平齿轮35连接的输出轴37加速旋转。即，在增速机17整体上，当输入轴21旋转时，该旋转通过行星齿轮机构17a和齿轮加速机构17b被加速并从输出轴37输出。

以覆盖第二平齿轮33的下方的方式设置油盘41。该油盘41在第二平齿轮33的下侧保持适量的润滑油，由此，具有使第二平齿轮33旋转时的润滑油的搅拌损耗降低的作用。

在壳体19的内部，在油盘41的下方设有空间，该空间作为储存润滑油的油箱部分19a发挥作用(也要参照图6、图7)。在油箱部分19a上设有用于加热润滑油的加热器42。在油箱部分19a上，进而在加热器42的侧方的位置设有吸出口43，在油箱部分19a积蓄的润滑油从吸出口43通过润滑油泵被吸出，通过润滑油泵和辅机回到油箱部分19a的内部。作为使润滑油循环的润滑油循环系统的构成，使用如图1所示的构成。

在如图5～图7所示的增速机17的构造中，油盘41也作为使被加热的润滑油的对流的整流板发挥作用。即，由于油盘41的存在，被加热的润滑油的对流朝向吸出口43，因此，吸出口43附近的润滑油被迅速地加热。因此，能够使与吸出口43连接的润滑油泵迅速地起动。

另外，在上述图示了使设置在增速机17的第二平齿轮33的下方的油盘41兼用作控制润滑油的对流的整流板的构成，但是，将设置在齿轮的下方的油盘也作为整流板使用的构成也可以适用于其它齿轮机构。另外，也可将控制润滑油的对流的整流板和油盘41分开设置。

Claims (6)

1.一种润滑油加热机构，其具备：

用于储存润滑油的油箱、

润滑油泵、

设置在所述油箱的内部且加热所述润滑油的加热器、以及

至少部分覆盖所述加热器的上方的整流板，

在所述油箱上设有从所述油箱向所述润滑油泵吸出所述润滑油的吸出口，

所述整流板以被加热的所述润滑油朝向所述吸出口对流的方式设置。

2.如权利要求1所述的润滑油加热机构，其中，

还具备齿轮，

所述整流板以覆盖所述齿轮的下方的方式设置，作为在所述齿轮附近保持所述润滑油的油盘发挥作用。

3.如权利要求1或2所述的润滑油加热机构，其中，

所述吸出口设置在所述油箱的侧壁，

所述整流板从所述侧壁离开设置。

4.一种润滑油加热机构，其具备：

用于储存润滑油的油箱、

润滑油泵、以及

设置在所述油箱的内部且加热所述润滑油的加热器，

在所述油箱上，在所述加热器的侧方设有从所述油箱向所述润滑油泵吸出所述润滑油的吸出口，

位于所述吸出口附近的润滑油比所述润滑油的液面的所述加热器的上方部分附近的润滑油更快地被加热。

5.一种齿轮机构，其具备：

用于储存润滑油的油箱部分、

齿轮、

以覆盖所述齿轮下方的方式设置且在所述齿轮附近保持所述润滑油的油盘、以及

设置在所述油箱部分的内部且加热所述润滑油的加热器，

在所述油箱部分设有从所述油箱部分向润滑油泵吸出所述润滑油的吸出口，

所述油盘至少部分覆盖所述加热器的上方，作为使被加热的所述润滑油朝向所述吸出口对流的整流板发挥作用。

6.一种风力发电装置，其具备：

支承风车转子的可旋转地设置的主轴、

输入轴与所述主轴结合的增速机、以及

与所述增速机的输出轴结合的发电机，

所述增速机，具备：

具有储存润滑油的油箱部分的壳体、

在所述壳体的内部设置的齿轮、

以覆盖所述齿轮的下方的方式设置且在所述齿轮附近保持所述润滑油的油盘、以及

设置在所述油箱部分的加热器，

在所述壳体上设有从所述油箱部分向润滑油泵吸出所述润滑油的吸出口，

所述油盘至少部分覆盖所述加热器的上方，作为使所述润滑油朝向所述吸出口对流的整流板发挥作用。

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