CN102996369A - 风机的传动系统以及对风机中的轴承进行润滑的方法 - Google Patents

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M.J.伯克特
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Abstract

本发明揭示一种用于风机的传动系统以及一种用于对风机的传动系统中的轴承进行润滑的方法。所述传动系统包括旋转部件以及环绕所述旋转部件的轴承。所述传动系统进一步包括：润滑通道，其与所述轴承流体连通，以向所述轴承提供润滑流体；以及排泄通道，其与所述轴承流体连通，以从所述轴承移除润滑流体。此外，所述传动系统包括与所述排泄通道流体连通的干式油底壳。所述干式油底壳包括经操作可使润滑流体从所述排泄通道流出的泵。

Description

风机的传动系统以及对风机中的轴承进行润滑的方法
技术领域
本发明大体涉及风机，确切地说，涉及传动系统以及用于对风机的传动系统中的轴承进行润滑的方法。
背景技术
风能被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，在这一方面，风机已获得广泛关注。现代风机通常包括塔筒、发电机、齿轮箱、机舱以及一片或多片转子叶片。转子叶片使用已知的翼片原理来捕获风的动能。转子叶片以转动能的形式传输动能，以使轴转动，所述轴将转子叶片连接到齿轮箱，或者，如果未使用齿轮箱，则直接连接到发电机。之后，发电机将机械能转化成电能，从而输送到公用设施电网中。
在风机运行期间，必须对可能包括齿轮箱在内的风机传动系统的各部件进行润滑，以便有效运行。例如，必须对各轴承进行润滑。因此，油或其他合适的润滑流体通常在内部提供给传动系统，以对这些各部件进行润滑。
内部通道通常设在风机的传动系统中，以供此类润滑流体流过。在润滑流体覆盖风机传动系统中的各部件，例如轴承后，润滑流体通常会因重力而排到所述传动系统中的低点。然而，这种典型设计存在各种缺点。例如，排出的润滑流体可能会在传动系统中不合需要的区域汇聚，从而堵塞这些区域，造成搅动并阻碍有效运行。此外，润滑流体可渗过传动系统中的各个密封件，从而可损坏风机的各个其他部件，例如，发电机的部件，和/或使此类部件出故障。
因此，所属领域需要一种改良的传动系统以及用于对风机中的轴承进行润滑的方法。例如，一种防止润滑流体汇聚和渗漏的传动系统和方法将非常有利。
发明内容
以下说明书将部分阐明本发明的各方面和优点，或者，这些方面和优点在说明书中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。
在一项实施例中，揭示一种用于风机的传动系统。所述传动系统包括旋转部件以及环绕所述旋转部件的轴承。所述传动系统进一步包括：润滑通道，其与所述轴承流体连通，以向所述轴承提供润滑流体；以及排泄通道，其与所述轴承流体连通，以从所述轴承移除润滑流体。此外，所述传动系统包括与所述排泄通道流体连通的干式油底壳(drysump)。所述干式油底壳包括经操作可使润滑流体从所述排泄通道流出的泵。
其中所述旋转部件为轮毂。
其中所述轮毂连接到发电机转子。
其中所述排泄通道的至少一部分设在曲径式密封中。
其中所述排泄通道的至少一部分设在壳体中。
其中所述干式油底壳进一步包括连接到所述排泄通道以供润滑流体流过所述排泄通道的管道。
所述的传动系统进一步包括多个排泄通道。
其中所述润滑流体为油。
其中所述轴承为滚柱轴承。
在另一实施例中，揭示了一种风机。该风机包括塔筒；安装到所述塔筒的机舱；以及安置于所述机舱中的传动系统。所述传动系统包括：旋转部件；环绕所述旋转部件的轴承；润滑通道，其与所述轴承流体连通，以向所述轴承提供润滑流体；排泄通道，其与所述轴承流体连通，以从所述轴承移除润滑流体；以及与所述排泄通道流体连通的干式油底壳，所述干式油底壳包括经操作可使润滑流体从所述排泄通道流出的泵。
其中所述旋转部件为轮毂。
其中所述排泄通道的至少一部分设在曲径式密封中。
其中所述排泄通道的至少一部分设在壳体中。
其中所述干式油底壳进一步包括连接到所述排泄通道以供润滑流体流过所述排泄通道的管道。
所述风机进一步包括多个排泄通道。
其中所述润滑流体为油。
其中所述轴承为滚柱轴承。
在另一项实施例中，揭示一种用于对风机的传动系统中的轴承进行润滑的方法。所述方法包括使润滑流体流到所述轴承，以及从所述轴承吸出所述润滑流体。所述轴承环绕旋转部件。
其中吸出步骤包括运行干式油底壳，以从所述轴承吸出所述润滑流体。
所述的方法进一步包括使所述润滑流体再循环的步骤。
参考以下具体实施方式和所附权利要求书可以更好地理解本发明的这些以及其他特征、方面和优点。附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，说明了本发明的各实施例，并与具体实施方式一起解释本发明的原理。
附图说明
本说明书参考附图，针对所属领域的一般技术人员，完整且可实现地揭示了本发明，包括其最佳模式，其中：
图1为根据本发明的一项实施例的风机的透视图；
图2为根据本发明的一项实施例的用于风机的传动系统的截面图；以及
图3为根据本发明的一项实施例的用于风机的传动系统的各部件的近视截面图。
  参考标号   部件   参考标号   部件
  10   风机   12   塔筒
  14   机舱   16   转子叶片
  18   转子轮毂   22   发电机
  24   转子   26   定子
  28   传动系统   30   输入轴
  32   法兰   40   支撑壳体
  42   前部壳体   46   定位轴承
  50   行星齿轮箱   52   固定架
  54   环形齿轮   56   行星齿轮
  58   太阳齿轮   60   盘
  70   输出轴   72   轮毂
  74   配对花键(输出轴)   76   配对花键(轮毂)
  80   轮毂壳体   90   轴承(行星齿轮)
  92   轴承(轮毂)   100   润滑通道
  102   润滑流体   104   排泄通道
  110   曲径式密封   120   干式油底壳
  122   泵   124   管道
  126   贮存器   128   导管
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各实施例，附图中图示了本发明实施例的一个或多个实例。各个实例用以解释本发明而非限制本发明。事实上，在不脱离本发明的范围或精神的前提下，所属领域的技术人员可对本发明做出各种修改和变化。例如，作为一项实施例的一部分进行说明或描述的特征可用于其他实施例中，从而得到另一项实施例。因此，本发明应涵盖所有属于所附权利要求书及其等效物的范围内的修改和变化。
图1所示为采用传统结构的风机10。风机10包括塔筒12，所述塔筒上安装有机舱14。多片转子叶片16安装到转子轮毂18，所述转子轮毂转而连接到转动主转子轴的主法兰，如下文所述。风机发电和控制部件安置在机舱14内。图1仅作说明目的，以示例性地说明本发明。应了解，本发明并不限于任意特定类型的风机配置。
转子轮毂18可经配置以在其上容纳转子叶片16。例如，转子轮毂18可包括多个叶片法兰(未图示)。所述叶片法兰可经配置以配合转子叶片16上的配对法兰(未图示)，从而将转子叶片16安装到所述法兰，因而安装到转子轮毂18。
如图2和3所示，风机10可进一步包括发电机22。在示例性实施例中，发电机22可安置于机舱14中。发电机22可经配置以从转子叶片16和转子轮毂18接收机械能并将该能转换成电能。例如，发电机22可包括转子24和定子26。如所属领域已知，转子24是发电机22的大体可移动部件，而定子26是发电机22的大体固定部件。在示例性实施例中，发电机22可为永磁发电机。然而，应了解，根据本发明的发电机22并不限于永磁发电机，相反，适于为风机10供电的任何发电机均在本发明的范围和精神内。
通常，转子叶片16可使发电机22的转子24旋转。发电机22，例如转子24，可操作连接到转子轮毂18。转子叶片16的运行使转子轮毂18旋转，从而使转子24旋转，因而运行发电机22。此外，用于发电机22的传动系统28可设于轮毂18与转子24之间，从而在轮毂18与转子24之间实现可操作连接。
如图2和3所示，根据本发明的传动系统28可包括经配置以提供输入转速的输入轴30。例如，转子轮毂18可安装到输入轴30。如图所示，输入轴30可包括法兰32，所述法兰经配置以配合转子轮毂18上的配对法兰(未图示)，从而将转子轮毂18安装到输入轴30。因此，在风机10运行期间，转子叶片16的转速可作为输入转速通过转子轮毂18直接传输到输入轴30。
输入轴30可延伸穿过至少一个支撑壳体40或多个支撑壳体40，并由所述支撑壳体支撑。例如，可提供前部壳体42以及，在一些实施例中，提供后部壳体(未图示)，以支撑输入轴30。壳体40可包括经配置以与输入轴相互作用的轴承。例如，前部壳体42中可包括定位轴承46，而后部壳体中可包括浮动轴承(未图示)。应了解，本发明并不限于如上所述放置在壳体中的定位轴承和浮动轴承，相反，任意合适的轴承和壳体均在本发明的范围和精神内。
根据本发明的传动系统28可进一步包括齿轮箱。在示例性实施例中，例如，齿轮箱可为行星齿轮箱50。齿轮箱可经配置以将输入转速转换成输出转速。在示例性实施例中，输出转速可比输入转速快。但或者，输出转速可比输入转速慢。齿轮箱50可与输入轴30连通，这样，输入轴30的输入转速便提供给齿轮箱50。
在示例性实施例中，齿轮箱为单级齿轮箱。因此，输入转速可通过单级的各配对齿轮转换成输出转速，如下文所述。但或者，齿轮箱可为多级齿轮箱，且输入转速可通过多级的各配对齿轮转换成输出转速。
根据本发明的行星齿轮箱50的一项实施例包括固定架52以及多个可旋转齿轮。固定架52支撑行星齿轮箱50及其中的各个可旋转齿轮，且所述固定架包括各个轴，以供各个可旋转齿轮围绕所述轴旋转。在示例性实施例中，行星齿轮箱50包括：固定架52和可旋转环形齿轮(齿圈)54、至少一个或多个可旋转行星齿轮56，以及可旋转太阳齿轮58。虽然在一些示例性实施例中，行星齿轮箱50包括四个行星齿轮56，但应了解，四个以上或以下的行星齿轮56均在本发明的范围和精神内。
行星齿轮箱50中的每个可旋转齿轮均包括多个齿轮齿(未图示)。所述齿可啮合在一起，从而使各个齿轮54、56、58彼此配合。
在示例性实施例中，环形齿轮54可驱动行星齿轮箱50。因此，环形齿轮54和输入轴30可连通，这样，输入轴30的输入转速便提供给环形齿轮54。例如，盘60可连接环形齿轮54和输入轴30，或者环形齿轮54和输入轴30可采用其他方式适当连接。但或者，行星齿轮56或太阳齿轮58可驱动行星齿轮箱50。
本发明的传动系统28可进一步包括输出轴70。输出轴70可与齿轮箱连通，例如，与行星齿轮箱50连通，且所述输出轴配置成以输出转速旋转。在示例性实施例中，例如，输出轴70可为太阳齿轮58。因此，太阳齿轮58可啮合行星齿轮56，且可进一步从行星齿轮箱50朝发电机22延伸。在其他实施例中，输出轴70可连接到行星齿轮箱50或其他合适齿轮箱的太阳齿轮58或其他输出齿轮，从而使输出轴70可以输出转速旋转。
输出轴70可与发电机22连通，以使转子24旋转。例如，在一些实施例中，输出轴70可直接连接到转子24。在其他实施例中，如图2和3所示，传动系统28可包括经配置以驱动转子24的轮毂72。输出轴70可连接到轮毂72，且轮毂72可连接到转子24。例如，输出轴70和轮毂72分别可各包括配对花键74和76。花键74和76可经配置以连接输出轴70和轮毂72。因此，花键74和76可与彼此配对并配合，这样，输出轴70受到的输出转速和扭矩便通过花键74和76提供给轮毂72。例如，通过将轮毂72和转子24直接紧固在一起，轮毂72可连接到转子24。螺母和螺栓、螺钉、钉子或铆钉等任意合适的机械紧固装置，或者焊接件等其他合适的紧固装置均可用于将轮毂72和转子24紧固在一起。可提供轮毂壳体80以支撑轮毂72，且轮毂72可至少部分延伸穿过轮毂壳体80。
各个轴承可环绕传动系统28的各个旋转部件，以促使此类旋转部件相对高效地旋转。例如，如图2和3所示，轴承90可环绕行星齿轮56，且轴承92可环绕轮毂72。此类轴承90和92可为滚柱轴承，且包括布置成大体环状阵列的各滚柱元件，或者所述轴承可为轴颈轴承或任意其他合适的轴承。
各个轴承通常需要在传动系统28和风机10运行前、运行期间和/或运行后进行润滑。此外，最好不要在传动系统28出现汇聚和渗出的情况时进行此润滑。
因此，如图2和3所示，一个或多个润滑通道100可设在传动系统28中。例如，在一些实施例中，与轮毂72相关的润滑通道100可设在壳体80中。润滑通道100可与一个或多个轴承流体连通，从而向所述一个或多个轴承提供润滑流体102，且所述润滑通道可进一步放置在需要润滑的轴承附近，如图2所示。因此，润滑流体102可通过润滑通道100流到轴承，例如，如图所示的轴承92，以对所述轴承进行润滑。
在示例性实施例中，润滑流体102可为用于对轴承进行润滑的合适油。但或者，润滑流体102可为任意其他合适的液体或气体成分。
润滑流体102对轴承进行润滑之后，多余的流体102可排出。因此，一个或多个排泄通道104可设在传动系统28中。每个排泄通道104可与轴承92等已润滑的轴承流体连通，并可供润滑流体102流过，从而从所述轴承移除润滑流体102。
图2和3所示为设在传动系统28中的多个排泄通道104。如图所示，在一些实施例中，排泄通道104可部分或完全设在密封件中，例如，曲径式密封110、接触密封件，或任意其他合适的密封件。此类密封件可设在传动系统28中，以分别密封各个部件和/或大体分开密封传动系统28的部件与发电机22的部件。在其他实施例中，如图所示，排泄通道104可部分或完全设在壳体80中。在其他实施例中，排泄通道104可设在传动系统28的其他合适部件中。排泄通道104可在任意合适的方向上延伸，以将润滑流体102从轴承排出。
为了减少或防止传动系统28出现汇聚和渗出的情况，可从轴承吸出润滑流体102。在传动系统28的至少一部分，例如，各个润滑通道100和排泄通道104中形成负压环境，可防止汇聚并减少渗漏。
例如，在示例性实施例中，干式油底壳(dry sump)120可与排泄通道104中的一个或多个排泄通道流体连通。干式油底壳120可经配置以从轴承92等轴承中吸出润滑流体102。例如，干式油底壳120可包括泵122。泵122经操作可使润滑流体102从排泄通道104流出。例如，在运行时，泵122可形成吸出负压环境，如上文所述，从而导致润滑流体从排泄通道104流出。此外，可在干式油底壳120中提供一个或多个管道124或其他合适的导管。管道124可连接到排泄通道104，如图所示，并可供来自排泄通道104的润滑流体102流过。
在一些实施例中，干式油底壳120可进一步包括贮存器126。贮存器126可容纳在润滑流体102从轴承中流出后多余的润滑流体102。或者，多余的润滑流体102可采用任意合适的方式从传动系统28中清除。
此外，在一些实施例中，从轴承流出的润滑流体102可再循环到轴承。例如，干式油底壳120可包括在贮存器126、泵122与润滑通道100之间延伸的另一管道或其他合适的导管(如参考标号128所示)。泵122可进一步经操作可使润滑流体102通过该管道或其他导管流到润滑通道100和轴承，从而使润滑流体102根据需要或要求再循环到传动系统28或在所述传动系统内再循环。
因此，根据本发明的传动系统28可防止汇聚和渗漏。因此，此新颖的有利设计的结果是：因传动系统28的各部件，例如轴承，的搅动而造成的损失减少；传动系统28所得的效率更高；渗漏减少；传动系统28的各部件的温度降低；以及传动系统28的各部件的噪声减少。此外，此新颖的有利设计可使传动系统28的各部件，例如轴承，速度更快、负载更大、刚度更强且使用寿命更长。
本发明进一步涉及一种用于对轴承，例如，轴承92或轴承90进行润滑的方法。例如，所述方法包括使润滑流体102流到所述轴承的步骤。所述方法进一步包括从轴承吸出润滑流体的步骤。在一些实施例中，吸出步骤包括，例如，运行干式油底壳120，以从轴承吸出润滑流体。此外，在一些实施例中，所述方法包括使润滑流体102再循环。
本说明书使用了各种实例来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。

Claims (15)

1.一种风机(10)的传动系统(28)，包括：
旋转部件；
环绕所述旋转部件的轴承(90、92)；
润滑通道(100)，其与所述轴承(90、92)流体连通，以向所述轴承提供润滑流体(102)；
排泄通道(104)，其与所述轴承(90、92)流体连通，以从所述轴承移除润滑流体(102)；以及
与所述排泄通道(104)流体连通的干式油底壳(120)，所述干式油底壳(120)包括经操作可使润滑流体(102)从所述排泄通道(104)流出的泵(122)。
2.根据权利要求1所述的传动系统(28)，其中所述旋转部件为轮毂(72)。
3.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的传动系统(28)，其中所述排泄通道(104)的至少一部分设在曲径式密封(110)中。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的传动系统(28)，其中所述排泄通道(104)的至少一部分设在壳体(80)中。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的传动系统(28)，其中所述干式油底壳(120)进一步包括连接到所述排泄通道(104)以供润滑流体(102)流过所述排泄通道的管道(124)。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的传动系统(28)，进一步包括多个排泄通道(104)。
7.一种风机(10)，包括：
塔筒(12)；
安装到所述塔筒(12)的机舱(14)；以及
安置于所述机舱(14)中的传动系统(28)，所述传动系统(28)包括：
旋转部件；
环绕所述旋转部件的轴承(90、92)；
润滑通道(100)，其与所述轴承(90、92)流体连通，以向所述轴承提供润滑流体(102)；
排泄通道(104)，其与所述轴承(90、92)流体连通，以从所述轴承移除润滑流体(102)；以及
与所述排泄通道(104)流体连通的干式油底壳(120)，所述干式油底壳(120)包括经操作可使润滑流体(102)从所述排泄通道(104)流出的泵(122)。
8.根据权利要求7所述的风机(10)，其中所述旋转部件为轮毂(72)。
9.根据权利要求7至8中任一权利要求所述的风机(10)，其中所述排泄通道(104)的至少一部分设在曲径式密封(110)中。
10.根据权利要求7至9中任一权利要求所述的风机(10)，其中所述排泄通道(104)的至少一部分设在壳体(80)中。
11.根据权利要求7至10中任一权利要求所述的风机(10)，其中所述干式油底壳(120)进一步包括连接到所述排泄通道(104)以供润滑流体(102)流过所述排泄通道的管道(124)。
12.根据权利要求7至11中任一权利要求所述的风力机(10)，进一步包括多个排泄通道(104)。
13.一种对风机(10)的传动系统(28)中的轴承(90、92)进行润滑的方法，所述方法包括：
使润滑流体(102)流到所述轴承(90、92)，所述轴承(90、92)环绕旋转部件；以及
从所述轴承(90、92)吸出所述润滑流体(102)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中吸出步骤包括运行干式油底壳(120)，以从所述轴承(90、92)吸出所述润滑流体(102)。
15.根据权利要求13至14中任一权利要求所述的方法，进一步包括使所述润滑流体(102)再循环的步骤。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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