CN102812240A - 风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风力发电装置。该风力发电装置改善设置在风车翼的翼旋转轮轴承(10)上的油封结构，并防止或抑制润滑油向外部的泄漏。风车翼受到风力而旋转的转子头部驱动设置在机舱内部的发电机发电，机舱能够偏转旋转地设置在立设于基座上的塔的上端部，并且，包括能够经由设置在风车翼与转子之间的翼旋转轮轴承(10)调整风车翼的倾斜角的倾斜控制机构，其特征在于，翼旋转轮轴承(10)的外轮(11)与内轮(12)使滚动体(13)介于之间并且在相对的滚动体保持面(11a、12a)的两端部安装密封机构(14、20)，密封机构(14、20)的翼侧是在密封部件(21、22)之间设置空间部(23)且配置在翼轴线方向的双重密封结构，并以向空间部(23)供给加压流体并在对象侧壁面按压密封部件(21、22)的突出部的方式构成。

Description

风力发电装置
技术领域
本发明涉及具有使风车翼的倾斜角度可变的倾斜控制机构的风力发电装置，特别涉及改善了设置在风车翼的翼旋转轮轴承上的油封结构的风力发电装置。
背景技术
风力发电装置是具有风车翼的转子头部受到风力而旋转、并使该旋转通过增速机增速等，从而通过被驱动的发电机发电的装置。
上述转子头部设置在风车用塔(以下称为“塔”)上并安装在能够偏转旋转的机舱的端部，以能够围绕大致水平的横向的旋转轴线周围旋转的方式被支承。
一般的风力发电装置包括使风车翼的倾斜角根据风速变化的倾斜控制装置。该倾斜控制装置是根据风速使各风车翼设定在最适合的倾斜角，用于控制转子头部的旋转速度的装置。
为了能够通过上述倾斜控制装置调整风车翼的倾斜角，使用相对于转子头部能够旋转地支承风车翼的翼旋转轮轴承。在该翼旋转轮轴承上采用在内轮和外轮之间配设滚动体(球轴承、辊等)的滚动轴承。
在上述倾斜控制装置中，为了防止进行轴承滑动部的润滑的润滑油(润滑脂)的泄漏，在构成轴承的内轮和外轮的接合面两端部设置油封。即、在夹持滚动体的滚动体保持面(内轮的外周面和外轮的内周面)形成规定的间隙并相对的接合面上，外轮和内轮的两端部侧上开口的间隙开口被油封密封。
并且，在下述专利文献1中公开了：为了防止水、异物侵入由润滑脂润滑的滚动轴承的轴承箱内，采用迷宫式密封结构。
专利文献1：(日本)特开2006-105297号公报
另外，在现有的风力发电装置中，对上述翼旋转轮轴承的油封来说，外轮和内轮的接合面两端的形状(结构)相同。因而，如果由于转子头部的旋转而离心力进行作用，润滑油容易从翼侧的油封向风车翼的外部泄漏。
即、在风车翼的轴向，由于转子头部的旋转而从翼旋转轮轴承的内部向外的离心力进行作用，因此，位于翼前端侧的翼侧的油封如果没有充分的密封功能，则会存在翼旋转轮轴承内的润滑油受到离心力容易向外部泄漏的情况。
另外，在转子头部内侧(风车翼的轴向的转子头部侧)的油封上，由于转子头部的旋转在翼旋转轴轴承内部的滚动体方向离心力进行作用，因此，会产生存在润滑油难以向外部泄漏的情况。
在这样的背景下，在风力发电装置的翼旋转轮轴承上，在由于转子头部的旋转而产生的离心力的影响下，优选改善油封结构以使润滑油不向外部泄漏。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种风力发电装置，该风力发电装置改善设置在风车翼的翼旋转轮轴承上的油封结构，并防止或抑制润滑油向外部泄漏。
本发明为了解决上述问题采用了下述手段。
本发明的风力发电装置的风车翼受到风力而旋转的转子头部驱动设置在机舱内部的发电机发电，所述机舱能够偏转旋转的设置在立设于基座上的塔的上端部，并且，所述风力发电装置具有经由设置在所述风车翼与所述转子之间的翼旋转轮轴承能够调整所述风车翼的倾斜角的倾斜控制机构，其特征在于，所述翼旋转轮轴承的外轮与内轮使滚动体介于之间并且在相对的滚动体保持面的两端部安装有密封机构，所述密封机构的翼侧是在密封部件之间设置空间部且配置在翼轴线方向的双重密封结构，并以向所述空间部供给加压流体并在对象侧壁面按压所述密封部件的突出部的方式构成。
根据该风力发电装置，所述翼旋转轮轴承的外轮与内轮使滚动体介于之间并且在相对的滚动体保持面的两端部安装有密封机构，所述密封机构的翼侧是在密封部件之间设置空间部且配置在翼轴线方向的双重密封结构，并以向所述空间部供给加压流体并在对象侧壁面按压所述密封部件的突出部的方式构成，因此，能够在从滚动体侧朝向外部的方向以及从外部朝向空间部的方向的两个方向形成坚固的密封结构。
在这里，在相对于转子头部自由旋转地支承风车翼并能够调整倾斜角的翼旋转轮轴承中，密封机构的翼侧是作为风车翼的前端侧(外侧)的接合面端部。因此，翼侧的相反侧的接合面端部成为转子头部内侧，在相对于转子头部自由旋转地支承风车翼并能够调整倾斜角的翼旋转轮轴承中，该转子头部的内侧是转子头部的旋转中心轴侧(外侧)。
在上述发明中，所述加压流体优选设置在所述转子头部内的专用的压缩机所供给的压缩空气，这样就使始终稳定地供应压缩流体成为可能。
在上述发明中，所述加压流体优选被设置在所述转子头部内的加压罐进行蓄压的压缩空气。这样就能够不消耗由风力发电装置发电的电力地稳定地供给压缩流体。此时，在例如定期检查等时，只要从外部连接压缩机，并在高压罐内蓄压压缩流体即可。
根据上述本发明，在翼旋转轮轴承的滚动体保持面上，安装在翼侧的密封机构是在密封部件之间设置空间部且配置在翼轴线方向的双重密封结构，以向密封部件间的空间部供给加压流体并在对象侧壁面按压密封部件的突出部的方式构成，因此，能够在从滚动体侧朝向外部的方向(由于离心力轴承内的润滑油向外部流出的方向)和从外部朝向空间部的方向(雨水等侵入轴承内的方向)的两个方向形成坚固的密封结构。
其结果，即使在风力发电装置运转时受到离心力，形成防止轴承内的润滑油向外部流出的坚固的密封，同时，形成防止雨水等侵入轴承内的坚固的密封，因此，能够防止或抑制轴承内的润滑油从翼侧的密封部件向外部泄漏。
因此，由于改善了设置在风车翼的翼旋转轮轴承的油封结构，并将从翼旋转轮轴承向外部泄漏的润滑油量抑制在最小限度，所以能够提供可靠性、持久性高的风力发电装置。
附图说明
图1是表示本发明的风力发电装置的一个实施例的翼旋转轮轴承的油封结构的主要部分的剖面图。
图2关于相对于转子头部能够改变地支承风车翼的倾斜角的翼旋转轮轴承，是表示转子头部和风车翼之间的位置关系的主要部分的剖面图。
图3是表示风力发电装置的概要的侧面图。
符号说明
1    风力发电装置
2    风车用塔
3    机舱
4    转子头部
5    风车翼
10   翼旋转轮轴承
11   外轮
11a、12a滚动体保持面
12   内轮
13   滚动体
14、20密封机构
21   内部密封(密封部件)
22   外部密封(密封部件)
23   空间部
30   流体供给路径
40   加压流体供给装置
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的风力发电装置的一个实施例进行说明。
图3所示的风力发电装置1包括：立设在基座B上的风车用塔(以下称为“塔”)2；设置在塔2的上端的机舱3；能够围绕大致水平的横向的旋转轴线周围旋转地支承并设置在机舱3的前端部侧的转子头部4。
在转子头部4上安装有在其旋转轴线周围呈放射状的多个(例如，三个)风车翼5。这样，从转子头部4的旋转轴线方向吹至风车翼5的风力就能够转换为使转子头部4围绕旋转轴线周围旋转的动力。
在机舱3的外周面的适当处(例如、上部等)设置有测量周边的风速值的风速计和测量风向的风向仪等。
即、在风力发电装置1中，风车翼5上受到风力，围绕大致水平的旋转轴线周围旋转的转子头部4驱动设置在机舱3内部的发电机(未图示)发电，并且，机舱3设置在立设于基座B上的塔2的上端部并能够偏转旋转。
另外，图示的塔架2是钢制的单极式，通过与分割为多个的塔层段的凸缘(未图示)连接，成为确保了必要的长度(高度)的圆筒塔。
如图1以及图2所示，上述风力发电装置1包括经由设置在风车翼5和转子头部4之间的翼旋转轴轴承10，能够调整风车翼5的倾斜角的倾斜控制机构。该倾斜控制机构是按照作为自然现象的风的状况，即、按照时常变化的风速适当调整各风车翼5的倾斜角，从而将倾斜角设定为最适当的值并控制转子头部4的旋转速度的装置。
上述倾斜控制装置使未图示的液压机构等作为驱动源，并使风车翼5向希望的方向旋转并且调整倾斜角。因而，风车翼5相对于转子头部4经由翼旋转轮轴承10被自由旋转地支承。
在翼旋转轮轴承10上，采用在外轮11和内轮12之间夹持球轴承、辊等的滚动体13的结构的滚动轴承。
在图示的结构例中，外轮11固定在转子头部4侧，与内轮12连接的风车翼5能够相对于外轮11以及转子头部4旋转。并且，为了维持内轮12和风车翼5的顺利地旋转，向作为例如滚动体13的外周面和其接触面的外轮11以及内轮12的滑动面等供给作为润滑油的润滑脂。
在这种翼旋转轮轴承10中，在使滚动体13介于之间并且在相对的外轮11和内轮12的翼滚动体保持面11a、12a上，在转子头部内侧和翼侧的两端安装有成形的天然橡胶、合成橡胶等的密封机构14、20。另外，在翼滚动体保持面11a、12a上，保持滚动体13的领域以外形成规定的间隙并相对。
其中，安装有转子头部内侧的密封机构14，即、安装有位于转子头部14的旋转中心轴CL侧(内侧)的密封机构14，以堵塞作为在外轮11和内轮12的翼滚动体保持面11a、12a之间形成的间隙的出口开口的接合面端部开口15。在图示的结构例中，密封机构14是具有突出部状剖面的密封部件，其一端被支承部件16固定在内轮12侧的端面。
在上述密封机构14的另一端侧形成柔软的突出部前端部14a。该突出部前端部14a被维持为在规定位置上与外轮11的翼滚动体保持面11a接触的状态。其结果，转子头部内侧的接合面端部开口15被密封部件14堵塞，能够防止异物等侵入翼旋转轮轴承10的内部滑动面。
另一方面，翼侧的密封机构20将一对密封部件21、22配设在形成于外轮11以及内轮12的翼侧端部的凹部17上，是在密封部件21、22之间设置空间部23且配置在翼轴线方向的双重密封结构。即、在形成在翼滚动体保持面11a、12a的翼侧端部的凹部17上从转子头部内侧按顺序有内部侧的密封部件(以下称为“内部密封”)21、空间部23以及外部侧的密封部件(以下称为“外部密封”)22。
在图示的结构例中，内部密封21和外部密封22被保持在外轮11侧的凹部形成面17a侧，内部密封21和外部密封22的突出部前端部21a、22a以紧贴内轮12侧的凹部形成面17b的方式构成。另外，虽然内部密封21和外部密封22的突出部均具有两股状的突出部前端部21a、22a，但是没有进行特别地限定，例如使突出部前端部为三个以上等。
上述的空间部23与供给压缩空气等加压流体的流体供给路径30连通。该流体供给路径30与设置在例如转子头部4的内部的加压流体供给装置40连接，且包括形成在外轮11内的流体流路31、设置在外轮11的外部的流体配管12等。
并且，为了在邻接的密封部件21、22间确实保证加压流体的流路，在流体供给路径30与空间部23连通的出口开口设置由金属、树脂等形成的筒状出口33。
这样，由于供给至空间部23的加压流体从空间部23侧向密封部件21、22加压，突出部前端部21a、22a被按压在对象侧壁面的凹部形成面17b上。其结果，为了使与内轮12侧的凹部形成面17b相对的突出部前端部21a、22a的密封更加坚固可靠，从滚动体13侧朝向外部的方向被内部密封21密封，从外部朝向空间部23的方向被外部密封22密封，因此，成为在两个方向都坚固的结构。
另外，在外轮11的翼侧端面安装支承部件18，控制受到加压流体的压力的密封部件21、22、尤其是外部密封22以使其不向凹部17的外部飞出。
这样，在本实施例的风力发电装置1中，翼旋转轮轴承10的外轮11与内轮12使滚动体13介于之间并且在相对的滚动体保持面11a、12a的两端安装有密封机构14、20，密封机构14、20的翼侧成为具有在密封部件21、22间的空间部23的翼轴线方向的双重配置，并且构成为向空间部23供给加压流体而将密封部件21、22的突出部按压在对象侧壁面，因此，能够形成在从滚动体13侧朝向翼旋转轮轴承10的外部的方向和从翼旋转轮轴承10的外部朝向空间部23的方向的两个方向上都坚固的密封机构。
其结果，在风力发电装置1运转时，即使密封结构20受到离心力，内部密封21作为防止润滑油从翼旋转轮轴承10内向外部流出的坚固的密封起作用，并且，外部密封22作为防止雨水等侵入翼旋转轮轴承10内的坚固的密封起作用。
因而，能够防止或抑制翼旋转轮轴承10内的润滑油从翼侧的密封机构20向外部泄漏。
另外，关于上述加压流体，没有对上述压缩空气进行限定。
但是，由于压缩空气只要在例如转子头部4内设置专用的压缩机，并且压缩周围的空气就能够容易地被供给，所以能够始终稳定地供给压缩流体。此时，加压流体供给装置40成为压缩机，能够使用由风力发电装置1发电的电力的一部分的驱动或使用设置专用的太阳电池从而得到的电力的驱动。
另外，此时的压缩机不需经常运转，以设置例如比较小型的加压罐并维持规定压力的方式断续运转即可。
并且，上述加压流体的压缩空气也可以使用被设置在转子头部4内的加压罐进行蓄压的空气。此时，加压流体供给装置40是加压罐，在风力发电装置1侧没有消耗驱动压缩机的电力，例如，通过使加压罐的容量最合适，能够在定期检查前确保必要的压缩空气量。
这样，不消耗由风力发电装置1发电的电力就能够稳定地供给压缩空气。并且，关于加压罐内的压缩流体，在定期检查等时，能够从风力发电装置1的外部连接压缩机并进行蓄压。另外，优选监视高压罐的内压，在降低到规定值以下时向管理员发出警报。
这样，根据上述本实施例，翼侧的密封机构20即使在风力发电装置1运转时受到离心力，通过向空间部23供给压缩流体并加压，同时形成防止翼旋转轮轴承10内的润滑油向外部流出的坚固的内部密封21和防止雨水等侵入轴承内的坚固的外部密封22，因此，改善了设置在风车翼5的翼旋转轮轴承10上的油封结构。
因此，包括这种密封机构20的风力发电装置1能够将从翼旋转轮轴承10向外部泄漏的润滑油量限制在最小限度并提高可靠性、持久性。
另外，本发明不限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内能够进行适当变更。

Claims (3)

1.一种风力发电装置，其风车翼受到风力而旋转的转子头部驱动设置在机舱内部的发电机发电，所述机舱能够偏转旋转地被设置在立设于基座上的塔的上端部，并且，所述风力发电装置具有经由设置在所述风车翼与所述转子之间的翼旋转轮轴承能够调整所述风车翼的倾斜角的倾斜控制机构，其特征在于，
所述翼旋转轮轴承的外轮与内轮使滚动体介于之间并且在相对的滚动体保持面的两端部安装有密封机构，
所述密封机构的翼侧是在密封部件之间设置空间部且配置在翼轴线方向的双重密封结构，并以向所述空间部供给加压流体并在对象侧壁面按压所述密封部件的突出部的方式构成。
2.如权利要求1记载的风力发电装置，其特征在于，
所述加压流体是由设置在所述转子头部内的专用的压缩机供给的压缩空气。
3.如权利要求1记载的风力发电装置，其特征在于，
所述加压流体是被设置在所述转子头部内的加压罐进行蓄压的压缩空气。
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PB01 Publication
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