CN102575650A - 为传动系统提供紧急润滑的润滑系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于风力涡轮机的传动系统的润滑系统。该润滑系统包含：适于容纳润滑剂的容器；设置为经由第一流体连接从容器向传动系统提供润滑剂的第一泵装置；以及设置为与容器流体连接由此在正常操作期间在容器中维持低于环境压强的总气压的真空产生装置。容器中的减小的总气压使润滑剂从传动系统抽吸到容器，由此升高容器中的润滑剂液位而降低传动系统中的润滑剂液位，允许润滑系统以“干槽模式”操作。在紧急情况或在启动期间，真空产生装置停止，由此增加容器中的总气压。这导致容器中润滑剂液位下降而传动系统中润滑剂液位升增高，允许润滑系统以“湿槽模式”操作。

Description

为传动系统提供紧急润滑的润滑系统

技术领域

本发明涉及为风力涡轮机的传动系统提供润滑的系统。更具体而言，本发明涉及在正常操作期间以一个状态操作而在出现紧急情况时以另一状态操作的润滑系统。

背景技术

用于风力涡轮机的传动系统在正常操作期间需要润滑。由于效率原因，有时希望通过循环系统以在正常操作期间的任意时间在传动系统中仅存在操作期间润滑传动系统所需量的润滑剂的方式循环最少量的润滑剂，来为传动系统提供润滑。然而，这具有这样的缺点：在可能导致传动系统变慢或甚至停止的紧急情况中，传动系统润滑不足。原先已经试图解决该问题。

GB 2 201 200公开了用于风能设备的齿轮装置的润滑方法。该方法包含这样的步骤：通过使用注射润滑的油循环系统维持操作润滑，同时冷却油。当齿轮装置的旋转速度下降到可设置值以下时，齿轮装置壳体中油位的正常高度增加到飞溅润滑所需的高度。为了升高油位的高度，附加数量的油从容器馈入到壳体。

在GB 2 201 200中公开的方法中，必须测量齿轮装置的旋转速度以检测正在出现需要较高油位的情况，由此该方法的可靠性依赖于用于测量旋转速度的传感器的可靠性。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供用于风力涡轮机的传动系统的润滑系统，该润滑系统适于以容易的方式在正常操作模式和紧急模式之间切换。

本发明的实施方式的另一目的是提供用于风力涡轮机的传动系统的润滑系统，该润滑系统适于在出现紧急情况的情况下自动切换到紧急模式。

本发明提供用于风力涡轮机的传动系统的润滑系统，该润滑系统包含：

容器，其适于容纳润滑剂，

第一泵装置，其设置为经由第一流体连接从容器向传动系统提供润滑剂，以及

真空产生装置，其设置为与容器流体连接，由此在正常操作期间在容器中维持低于环境压强的总气压，

其中，真空产生装置设置为在出现紧急情况时停止。

润滑剂是适于润滑传动系统的运动部件的物质。润滑剂优选地是液体，更优选地是油。润滑系统向传动系统的运动部件提供润滑剂。

第一泵装置设置为经由第一流体连接从容器向传动系统提供润滑剂。这优选地通过，优选地以润滑剂分布到传动系统的需要润滑的每个部件的方式，经由第一流体连接从容器向传动系统大致连续地泵浦润滑剂来执行。由此确保了向传动系统的运动部件大致连续地供应润滑剂。

第一泵装置可以是或可以包含机械驱动和/或电驱动的泵。泵有利地可以是具有可变旋转速度的类型的，由此使得可以调节泵传送的润滑剂量。作为备选，泵可以是具有固定旋转速度的类型的。

真空产生装置设置为与容器流体连接。因此，真空产生装置能够创建真空，即，降低容纳润滑剂的容器内的总气压。由此，容器内部的总气压低于环境压强。在正常操作期间保持该情况。在该上下文中，术语“正常操作”应当解读为表示第一泵装置正常地且如期望那样地操作且系统不执行启动过程或类似过程的情况。

在该上下文中，术语“总气压”应当解读为表示在容器的容纳诸如大气的气体介质的部分中普遍存在的压强，包括静态气压和动态气压，即P_total＝P_static+P_dynamic。因而，术语“总气压”不包括在容器的容纳润滑剂的部分中普遍存在的压强。

在该上下文中，术语“环境压强”应当解读为表示相对于容器而言在外部的区域中普遍存在的压强。环境压强因而将是在润滑系统外部(诸如包括润滑系统的风力涡轮机的舱内部)普遍存在的压强，或者这种风力涡轮机外部普遍存在的压强。作为备选，环境压强可以是在第一容器经由第一流体连接而流体相连的传动系统的内部部件中普遍存在的大气压，例如，总气压、静态气压或动态气压。应当注意，传动系统内部的气压可以基本等于在润滑系统外部普遍存在的压强。

因为如上所述真空产生装置在正常操作期间在容器中维持减小的压强，因此与真空操作装置不工作的情况相比，容器中所包含的润滑剂的表面液位升高。由此，润滑剂从传动系统吸出而储存在容器中，即，根据“干槽法(dry sump method)”对传动系统进行润滑。这具有这样的优点：由于润滑处理，发生较小的摩擦，由此减小传动系统中产生的磨损，改善了传动系统的效率。再者，减小了由于传动系统中存在较少量润滑剂而污染传动系统的内部部件的风险。最后，因为运动部件并不浸渍在相对热的润滑剂中，所以传动系统的运动部件(特别是轮齿)的温度降低。

然而，当真空产生装置不完全操作时，容器中所容纳的润滑剂的表面液位降低，而传动系统的内部部件中的润滑剂量由此增加。因而，在这种情况中，根据“湿槽法”对传动系统进行润滑。根据本发明，由此可以通过简单地开启或关闭真空产生装置，在“干槽法”和“湿槽法”之间切换。再者，在电源故障的情况中，真空产生装置将自动关闭，由此将润滑系统切换到“湿槽模式”。这将在下文中更详细地描述。

真空产生装置设置为在出现紧急情况的情况下停止。紧急情况例如可以是电源故障或第一泵装置故障或破裂。在这种情况中，第一泵装置通常将停止操作，即，向传动系统的润滑剂供应中断。如果润滑系统在传动系统中具有少量润滑剂的情况下(即以“干槽模式”)继续操作，在这些情形下，向传动系统的运动部件供应的润滑将不足。然而，根据本发明，当出现这种紧急情况时，真空产生装置停止。这导致容器中总气压升高，由此降低了容器中所容纳的润滑剂的表面液位，而增加了传动系统的内部部件中的润滑剂量。因而，当出现上述类型的紧急情况时，润滑系统自动切换到“湿槽模式”。这是有利的，因为由此防止传动系统在润滑不足的情况下工作，且降低了故障风险。在电源故障的情况中，真空产生装置通常将自动停止操作。在紧急情况是其他类型的情况中，可以提供一个或更多传感器以检测紧急情况且使真空产生装置停止。

真空产生装置可以附加地在开启状态和关断状态之间手动切换，在开启状态下真空产生装置在容器中保持低的总气压，而在关断状态下真空产生装置在容器中不维持低的总气压。由此，在希望润滑系统在传动系统中具有较大量润滑剂的情况下(即以“湿槽模式”)操作的情况中，可以停止真空产生装置。例如在传动系统的启动期间或当传动系统以低速操作时，希望如此。在启动期间，润滑剂的温度通常相对低，因此希望传动系统以“湿槽模式”操作，直到润滑剂的温度到达某一水平。当传动系统以低速操作时，还希望在传动系统中具有附加量的润滑剂。

润滑系统还可以包括把传动系统和容器流体互连的第二流体连接。第二流体连接有利地可以是当第一泵装置从容器向传动系统提供润滑剂时允许润滑剂从传动系统流向容器的返回路径。由此，容器、第一流体连接、传动系统和第二流体连接组合形成封闭的润滑剂回路。

润滑系统还可以包括设置在第二流体连接中的阀，所述阀在第一位置和第二位置之间可切换，在该第一位置，允许润滑剂经由第二流体连接和阀在传动系统和容器之间流动，而在该第二位置防止润滑剂的这种流动。根据该实施方式，阀可以有利地在正常操作期间处于第一位置而在紧急期间处于第二位置。当阀处于第二位置时，上述润滑剂回路中断。过滤器可以设置在与阀流体并联的第二流体连接中，以允许润滑剂在容器和传动系统之间流动，由此以受控方式且以防止尘埃和碎片与润滑剂一同在容器和传动系统之间经过的方式，提供润滑剂液位的均衡。

真空产生装置可以包含第二泵装置。第二泵装置可以是或可以包括机械驱动和/或电驱动的泵。泵可以是具有可变选择速度的类型的，由此允许调节容器内的总气压。作为备选，泵可以是具有固定旋转速度的类型的。泵例如可以是正排量真空泵，诸如蠕动泵、旋叶泵、活塞泵、液体环式真空泵等。作为备选，泵可以是离心真空泵。

备选地或附加地，真空产生装置可以是风扇或可以包含风扇。

容器中的压强可以决定传动系统中的润滑剂液位。由于容器和传动系统的内部部件至少经由第一流体连接，而且可能经由第二流体连接，流体互连的事实，可以获得这点。如上所述，当容器中的总气压由于真空产生装置而降低时，润滑剂经由(多个)流体连接从传动系统被抽吸向容器。由此，容器中的润滑剂液位升高，而传动系统中的润滑剂液位降低。类似地，如果真空产生装置停止，则容器中的总气压升高。这导致润滑剂从容器流向传动系统，由此降低容器中的润滑剂液位，而升高传动系统中的润滑剂液位。

润滑系统还可以包括设置在容器和传动系统之间的排气连接。排气连接确保在传动系统中接收从容器传送的诸如空气的气体介质。类似地，在容器中接收从传动系统传送的气体介质。这是有利的，因为这种气体介质可能含有润滑剂的残留，而排气连接确保了润滑剂的这种残留不离开润滑系统，即，它保持在容器或传动系统内。由此，可以使系统中的润滑剂损耗以及环境污染最小。再者，在紧急操作期间，例如，在电源故障的情况中，排气连接可以用于均衡容器和传动系统的内部部件中的气压。

真空产生装置可以设置在排气连接中。根据该实施方式，真空产生装置设置为将诸如空气的气体介质吸出容器并且吸入传动系统中。

真空产生装置可以设置为在容器中保持低于传动系统的内部部件中的总气压的总气压。根据该实施方式，“环境压强”可以视作传动系统的内部部件中的总气压。因为容器中的总气压低于传动系统的内部部件中的总气压，这确保了响应于真空产生装置的操作，润滑剂从传动系统传送到容器中。

本发明还涉及包括根据本发明的润滑系统的传动系统以及包括这种传动系统的风力涡轮机。传动系统优选地是用在风力涡轮机的从动链中的类型。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明，附图中：

图1是根据本发明的实施方式的润滑系统在干操作期间的示意图，

图2是图1的润滑系统在紧急操作期间的示意图，以及

图3是图1和2的润滑系统在湿操作期间的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施方式的润滑系统1的示意图。图1示出了干操作期间的润滑系统1。润滑系统1在正常操作期间通常处于该状态。传动系统2适于布置在风力涡轮机(未示出)的从动链中。容器3容纳润滑剂且流体连接到传动系统2。因此，润滑剂经由流体管线4且借助于泵5从容器3供应到传动系统2。润滑剂经由返回流体管线6从传动系统2返回到容器3。阀7在图1中处于打开状态，说明允许润滑剂经由返回流体管线6返回到容器3。

真空泵8连接到容器3。在正常操作期间，真空泵8将空气吸出容器3，由此与传动系统2中普遍存在的总气压相比，降低容器3内部的总气压。这导致润滑剂从传动系统2被吸入容器3中，容器3中的润滑剂液位9由此升高，同时传动系统2中的润滑剂液位10降低。这在图1中通过传动系统2中的润滑剂液位10低于容器3中的润滑剂液位9而示出。因此，只要通过泵5提供润滑剂的大致连续供应且只要传动系统2以高于某一阈值速度的速度运行，传动系统2中的润滑剂液位10仅足以确保传动系统2的运动部件的适当润滑。

真空泵8设置在把容器3和传动系统2互连在一起的排气连接11中。因此，在传动系统2中接收通过真空泵8从容器3吸出以在容器3中维持总气压降低的气体介质(例如空气)。由此，可能存在于气体介质中的润滑剂的残留被接收在传动系统2中而不是被吸出润滑系统1。这减小了润滑系统1中润滑剂的损耗且使环境污染的风险最小。

应当以获得传动系统2中针对此目的所需的且合适的润滑剂液位9的方式，选择容器3中的总气压。为了获得这，应当调节真空泵8的操作。

冷却元件12设置在流体管线4中以冷却循环的润滑剂。当润滑剂经过传动系统2时，润滑剂的温度增加。因此，如果不提供冷却，则对于每个循环，循环后的润滑剂的温度将自动增加。因此，冷却元件12确保了润滑剂的温度不超过可接受水平。

导流板13设置在容器3中。这确保经由返回流体管线6从传动系统2接收的润滑剂不会立即经由流体管线4泵浦向传动系统2。作为替代，大多数润滑剂被强迫沿着导流板13向上且与已经存在于容器3中的润滑剂相混合。由此确保全部数量的可用润滑剂在润滑系统1中循环。

安全阀14设置在与真空泵8流体并联的排气连接11中。在容器3中的总气压下降到与传动系统2中的最低可接受的润滑剂液位10相对应的阈值以下的情况下，安全阀14打开，由此增加容器3中的总气压，直到总气压再次处于该阈值以上。然后安全阀14再次关闭。

图1中，阀15处于关闭状态，由此防止气体介质经由排气连接11从传动系统2流向容器3。这允许真空泵8维持容器3中的总气压低。

图2是图1的润滑系统1的示意图。然而，在图2中，示出了紧急操作期间的润滑系统1。例如，紧急事件可以由电源故障或其他类型的故障、或者泵5的破裂导致。在这种情形下，不再经由流体管线6向传动系统2提供润滑剂的大致连续供应。响应于紧急情况，真空泵8停止。这导致容器3中的总气压增加。因此，容器3中的润滑剂液位9下降且传动系统2中的润滑剂液位10上升，直到润滑剂液位9、10基本相同。在图2中，容器3中的润滑剂液位9低于图1中示出的液位，而传动系统2中的润滑剂液位10高于图1中示出的液位。然而，仍未达到润滑剂液位9、10相同的均衡情况。

阀7移到关闭状态，由此防止润滑剂经由返回流体管线6和阀7在传动系统2和容器3之间流动。然而，通过允许润滑剂经由过滤器16通过返回流体管线6流动而使润滑剂液位9、10均衡。这给出了润滑剂液位9、10的稍慢的均衡。然而，防止尘埃和碎片经过过滤器16，由此从润滑剂去除这种尘埃和碎片。

阀15移到打开状态，由此允许气体介质经由排气连接11在传动系统2和容器3之间通过，由此允许容器3中的总气压和传动系统2中的总气压均衡。在出现紧急事件且阀15未移到打开状态的情况中，当真空泵8不操作时，经由限流器17获得压强均衡。

总而言之，在紧急情况中，如图2所示，传动系统2中的润滑剂液位10上升，由此确保在传动系统2中存在足够的润滑剂，以允许润滑系统1以“湿槽模式(wetsump mode)”操作。由此，既使泵5不操作，即，既使没有润滑剂经由流体管线4供应到传动系统2，传动系统2将接收足够的润滑。

图3是图1和2的润滑系统1的示意图。然而，在图3中，示出了在湿操作期间的润滑系统1。在图3中，润滑剂液位9、10已达到平衡，即，示出液位9、10处于相同的水平。阀7已移到打开状态，由此允许润滑剂经由返回流体管线6从传动系统2流向容器3。因此，如果泵5操作，则润滑剂可以从容器3经由流体管线4循环到传动系统2且经由返回流体管线6返回到容器3。因而，润滑系统1基本如上面参考图1所描述那样操作，只不过真空泵8不操作，且容器3中的总气压因此高于图1中说明的情况。在泵5不操作的情况中，传动系统2借助于传动系统2中存在的润滑剂和传动系统2的运动部件的运动而进行润滑。

图3中说明的情况例如可以是传动系统2的启动期间，在这种情况中，可能希望润滑系统以“湿槽模式”操作，例如，直到传动系统2达到所需的速度，或者直到润滑剂的温度达到合适的水平。

Claims (10)

1.一种用于风力涡轮机的传动系统的润滑系统，该润滑系统包括：

容器，该容器适于容纳润滑剂，

第一泵装置，该第一泵装置设置为经由第一流体连接从所述容器向所述传动系统提供润滑剂，以及

真空产生装置，该真空产生装置设置为与所述容器流体连接，由此在正常操作期间在所述容器中维持低于环境压强的总气压，

其中，所述真空产生装置设置为在出现紧急情况的情形下停止。

2.根据权利要求1所述的润滑系统，该润滑系统还包括把所述传动系统和所述容器流体互连的第二流体连接。

3.根据权利要求2所述的润滑系统，该润滑系统还包括设置在所述第二流体连接中的阀，所述阀在第一位置和第二位置之间是可切换的，在该第一位置中允许润滑剂经由所述第二流体连接和所述阀在所述传动系统和所述容器之间流动，而在该第二位置防止润滑剂的这种流动。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的润滑系统，其中，所述真空产生装置包括第二泵装置。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的润滑系统，其中，所述容器中的压强决定所述传动系统中的润滑剂液位。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的润滑系统，该润滑系统还包括设置在所述容器和所述传动系统之间的排气连接。

7.根据权利要求6所述的润滑系统，其中，所述真空产生装置设置在所述排气连接中。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的润滑系统，其中，所述真空产生装置设置为在所述容器中维持比所述传动系统的内部部件中的总气压低的总气压。

9.一种传动系统，该传动系统包括根据前述权利要求中任一项所述的润滑系统。

10.一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括根据权利要求9所述的传动系统。

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