CN103133670A - 用于工业应用或风力发电设备的传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于工业应用或风力发电设备的传动装置。为了实现对传动装置构件的可靠的润滑剂供给，在传动装置应急运行或者自转运行时，借助于对应于润滑剂泵的调节单元，取决于运行状态地调节传动装置的润滑剂收集槽中的液位。在正常运行时，液位被调节至干式油底壳液面。与此相反，润滑剂泵在应急运行或者自转运行时被切断，从而自动实现润滑剂收集槽中的浸渍润滑液面。

Description

用于工业应用或风力发电设备的传动装置

技术领域

本发明涉及一种用于工业应用或风力发电设备的传动装置。

背景技术

在用于工业应用或风力发电设备的传动装置中，在所有的运行条件下，应确保轴承、轴、螺栓、运转齿轮齿或者插接齿轮齿的滑动接触或滚动接触有足够的润滑剂供给。特别是在连续运行或者高的负荷周期数的情况下，传动装置以滚动或者辗转的形式承受极大的疲劳负荷。因此，机器部件如齿轮齿及轴承需要有效的和经济的润滑，以防止损坏或者过早的磨损。同样，对于在摩擦方面被加负荷的机器部件的散热而言，可靠的润滑剂供给是非常重要的。

由DE 102009017521B4描述了一种风能设备的传动装置，其中，用于来自油底壳的油的排出管具有布置在油底壳中的入口。排出管的入口布置在油底壳的最低的油位水平面下方。在入口上方，能由油底壳的油经过或者流过的穿孔设置在排出管中。通过这种方式，油位水平面即使在风能设备处于静止状态时，也不会下降到最低的油位水平面下方。

在WO 2009/112093A2中已知一种风能设备，该风能设备的传动装置包括用于对经受磨损的构件进行压力润滑或强制润滑的润滑剂泵。在自转运行或停电期间，设置有一个可切换的、由风能设备的转子所驱动的应急泵用于供给润滑剂，该应急泵在风能设备正常运行时是不起作用的。

由DE 102007029469A1已知一种风能设备传动装置，该传动装置包括第一供油装置用于供给来自油底壳的油。通过油分配装置，油被转送到待供给的传动装置部件。该风能设备传动装置包括至少一个带有两个互相啮合的圆柱齿轮的圆柱齿轮级，其构成了作为第二供油装置的齿轮泵。

在DE 102005005154A1中描述了一种具有干式油底壳润滑装置的车辆传动装置，其中，下方的传动装置壳体区域被部分地填充了传动装置油。设置有供油装置，用于在车辆运行期间为传动装置部件供给润滑油，该供油装置在车辆运行期间将传动装置油从下方的传动装置壳体区域运输至传动装置油储存贮存器和润滑装置。如果车辆运行结束，则传动装置油通过流体通路从传动装置油存储贮存器返回至下方的传动装置壳体区域，该流体通路将传动装置油存储贮存器与下方的传动装置壳体区域相连接。这样能确保，在车辆运行结束时，至少一些传动装置齿轮浸入传动装置油中。在车辆运行期间，下方的传动装置壳体区域中的传动装置油总是能下降至一个水平面，在这个水平面上，没有传动装置齿轮浸入传动装置油中。

由DE 3702008A1已知一种用于风能设备的传动装置润滑的方法，其中，利用喷油润滑保持油循环设备的运行润滑并且同时油在循环设备中冷却。当可调节的转速下降时，传动装置中的油位会保持在对于浸渍润滑所必需的高度上，为此，向传动装置中添加对此所需的油量。

用于传动装置的机械驱动的润滑剂泵在该润滑剂泵的变速比方面通通常这样设计，即自传动装置的一定转速起，才输送值得注意的润滑剂量。与此相反，如果润滑剂泵在较低转速下已经实现了令人满意的输送量，则润滑剂泵在传动装置的额定功率范围内负荷极大并且在较低转速范围中明显超尺寸。此外，机械的润滑剂泵由于其占地面积需要而通常无法安置在具有紧凑的结构类型的传动装置中。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于工业应用或具有润滑剂供给系统的风力发电设备的传动装置，该传动装置在包括传动装置的传动系统的所有运行状态下，特别是在突然的能量供给中断或在旋转运转中，能够实现可靠的润滑剂供给并且能量需要减少。

该目的根据本发明通过具有权利要求1所述特征的传动装置来实现。在从属权利要求中提出本发明的有利的改进方案。

根据本发明的传动装置包括：驱动轴和输出轴，该驱动轴和输出轴被安装在传动装置壳体中并且分别穿过壳体开口；以及至少一个与驱动轴相连接的齿轮和至少一个与输出轴相连接的齿轮，这些齿轮间接地或者直接地相互啮合。此外设置有润滑剂贮存器，其一方面与在壳体底部上形成的润滑剂收集槽的出口相连接，和另一方面与至少一个用于轴承或齿轮的润滑剂供料点相连接。此外还设置有润滑剂补偿容器，其取决于润滑剂压力或者温度地一方面与润滑剂贮存器相连接和另一方面与至少一个润滑剂供料点相连接。对此，润滑剂补偿容器例如能借助包括弹簧加载的或者氮气加载的薄膜的接口与润滑剂贮存器和至少一个润滑剂供料点相连接。对此可替换地，润滑剂补偿容器能借助包括被动的节流阀的接口与润滑剂贮存器和至少一个润滑剂供料点相连接。

此外，根据本发明的传动装置包括润滑剂泵，该润滑剂泵连接至包括润滑剂收集槽、润滑剂贮存器、润滑剂补偿容器和至少一个润滑剂供料点的润滑剂循环回路。此外该润滑剂泵分配有调节单元，该调节单元用于将润滑剂收集槽中的液位至少调节至用于正常运行的干式油底壳液面和调节至用于在润滑剂泵被切断时的应急运行或者自转运行（Trudelbetrieb）的浸渍润滑液面。其中，润滑剂泵在所述应急运行或者自转运行中被切断。因此，根据本发明的传动装置在其能量需要方面具有被优化的润滑剂供给系统。通过确保在应急运行或者自转运行中在润滑剂收集槽中的浸渍润滑液面，保证了始终可靠的润滑剂供给，特别也是在突发的能量供给故障时的始终可靠的润滑剂供给。润滑剂收集槽中的干式油底壳液面优选地位于根据本发明的传动装置的所有齿轮的下方。

根据本发明的一个优选的设计方案，仅通过调节润滑剂泵的输送功率来调节在润滑剂收集槽中的液位。这使根据本发明的传动装置在现有的设计基础上能特别简单实现。如果润滑剂泵在正常运行中例如被调节至满输送功率，则用于调节液位的调节单元能特别简单地实现。

以有利的方式，至少一个齿轮在应急运行或自转运行中至少部分地浸入润滑剂收集槽中的润滑剂中。此外，为了在应急运行或自转运行中给至少一个布置在所述润滑剂收集槽上方的轴承或齿轮供给润滑剂，可以设置有至少一个润滑剂收集容器用于通过至少一个旋转的传动装置部件从润滑剂收集槽中收集的润滑剂。根据本发明的一个有利的改进方案，润滑剂收集容器通过管连接部或集成在传动装置壳体中的润滑剂供给通道与用于布置在润滑剂收集槽上方的轴承或齿轮的润滑剂供料点相连接。以这种方式，在应急运行或自转运行中，布置在浸渍润滑液面上方的轴承和齿轮也能够始终被可靠地供给润滑剂。

根据本发明的一个特别有利的改进方案，为了调节在部分负荷运行中在润滑剂收集槽中的液位，设置有浸渍润滑液面。润滑剂泵在部分负荷运行中被调节至降低的输送功率，用于将润滑剂输送到至少一个润滑剂供料点。这能使得根据本发明的传动装置的润滑剂供给系统的能量需要进一步减少。

优选地，润滑剂补偿容器在部分负荷运行中借助控制元件或被动的开关元件与润滑剂贮存器以及至少一个润滑剂供料点相分离。因此能够以简单的方式在部分负荷运行期间实现润滑剂收集槽中的浸渍润滑液面。根据本发明的另一个设计方案，润滑剂补偿容器具有容积，该容积与润滑剂收集槽中的用于浸渍润滑的润滑剂量相符。此外，用于液位调节的调节单元优选地这样设计，即取决于润滑剂温度或润滑剂粘度从应急运行或者自转运行转换到部分负荷运行中。这样能够确保，在部分负荷运行或正常运行期间，只使用充分恒温处理过的或可流动的润滑剂用于压力润滑或强制润滑。可替换地或者附加地，此外能在润滑剂补偿容器中或在润滑剂贮存器中布置热交换器或加热元件。

附图说明

下面在实施例中借助附图对本发明予以详细说明。图中示出：

图1示出在正常运行中的根据本发明的传动装置的示意图，

图2示出在部分负荷运行中的根据图1的传动装置的示意图，

图3示出在应急运行或自转运行中的根据图1的传动装置的示意图，

图4示出根据图1的传动装置的截面图，该传动装置具有两个在端面上布置在圆柱齿轮上的润滑剂收集容器，

图5示出根据图4的润滑剂收集容器的侧视图。

具体实施方式

在图1中示出的传动装置具有两个由传动装置壳体1所包围的圆柱齿轮3-4，这两个齿轮互相啮合。驱动轴2和输出轴5分别穿过传动装置壳体1上的开口，该驱动轴和输出轴被安装在传动装置壳体1中。驱动侧的圆柱齿轮3与驱动轴2抗扭地相连接，而输出轴5则与输出侧的圆柱齿轮4抗扭地相连接。驱动轴2通过联轴器与电动机12相连接。以下实施方式在不损害其的情况下以同样的方式适用于一些应用情况，在这些应用情况中，传动装置与发电机相连接，例如在风力发电设备中。

在本实施例中，在传动装置壳体1外面布置有润滑剂贮存器8，该润滑剂贮存器一方面与形成在壳体底部上的润滑剂收集槽的出口相连接，并且另一方面与至少一个用于输出侧的圆柱齿轮4的润滑剂供料点11相连接。在润滑剂供料点11上设置至少一个喷嘴用于压力润滑或强制润滑。除了润滑剂贮存器8之外还设置有润滑剂补偿容器10，该润滑剂补偿容器取决于润滑剂压力或者温度地连接至润滑剂贮存器8与润滑剂供料点11之间的管连接部。润滑剂补偿容器10能借助包括弹簧加载的或氮气加载的薄膜的接口连接至润滑剂贮存器8与润滑剂供料点11之间的管连接部。对此可替换地，润滑剂补偿容器10能借助包括被动的节流阀的接口和润滑剂贮存器8与润滑剂供料点11之间的管连接部相连接。利用该薄膜或者该被动的节流阀，润滑剂补偿容器10在正常运行中被填充润滑剂，而在应急运行或自转运行中被排空，取决于使用需要也会在时间上有延迟。排空润滑剂补偿容器10导致润滑剂流回到润滑剂收集槽中，并在那里达到浸渍润滑液面，而为此不需要辅助能量、阀、泵或者控制装置。因此确保应急运行或自转运行下可靠的润滑剂供给，特别是在出现能量供给故障时。

在其输送功率方面可调节的润滑剂泵9连接至润滑剂循环回路，该润滑剂循环回路包括润滑剂收集槽、润滑剂贮存器8、润滑剂补偿容器10和润滑剂供料点11。润滑剂泵9包括集成的调节单元，用于润滑剂收集槽中的液位调节。通过该调节单元将润滑剂收集槽中的润滑剂101在正常运行中调节至干式油底壳液面（见图1），而在应急运行或自转运行中调节至浸渍润滑液面（见图3）。在这里，润滑剂收集槽中的浸渍润滑液面位于所有的齿轮下方。

仅通过调节润滑剂泵的输送功率来调节在润滑剂收集槽中的液位。在应急运行或自转运行中，润滑剂泵9被完全切断，使得驱动轴侧的圆柱齿轮3浸入润滑剂收集槽中的润滑剂101中，并且传动装置构件仅借助浸渍润滑被供给润滑剂。

为了在应急运行或自转运行中给布置在润滑剂收集槽上方的输出侧的圆柱齿轮4供给润滑剂，根据图4设置两个润滑剂收集容器6，用于通过驱动侧的圆柱齿轮3从润滑剂收集槽中所收集的和通过输出轴侧的圆柱齿轮4继续输送的润滑剂。在输出侧的圆柱齿轮4的两个端面上分别布置有由塑料制成的润滑剂收集容器6。根据图5的侧视图，每个润滑剂收集容器6包括：上部开口61，用于收集落入或者喷入的润滑剂；以及具有管接头式的部件64的底面部段，用于将润滑剂继续输送至传动装置中的润滑位置。在润滑剂收集容器6的开口61上模制形成有润滑剂刮擦器62，该润滑剂刮擦器设计为突出于输出侧的圆柱齿轮4的边缘，并且对准输出侧的圆柱齿轮4的外部径向的端面。同时，输出侧的圆柱齿轮4的外部径向的端面被磨削或者磨光。

润滑剂收集容器6在润滑剂刮擦器62的下方具有与润滑剂刮擦器62平行延伸的并且受限于此的裂缝式的开口63。润滑剂收集容器6的底面部段连同管接头式的部件64分别连接至管连接部7，通过这个管连接部实现将收集到的润滑剂继续输送至传动装置中的其它润滑位置，特别是输送至输出轴5的轴承。

在正常运行中，润滑剂泵9被调节至满输送功率。取决于润滑剂压力或温度，润滑剂补偿容器10在正常运行中被完全填充润滑剂102，从而使润滑剂收集槽中的润滑剂101下降至干式油底壳液面（见图1）。另外，润滑剂补偿容器10具有容积，该容积与润滑剂收集槽中的用于浸渍润滑的润滑剂量101相符（见图3）。需要被供给润滑剂的传动装置部件在正常运行中通过润滑剂供料点11或者其它没有明确示出的喷嘴仅仅被压力润滑或者强制润滑。与浸渍润滑相比这能实现更节能高效的运行或者效率优化。

除了应急运行或自转运行和正常运行以外，还设计有部分负荷运行，在部分负荷运行期间，根据图2对于润滑剂收集槽中的润滑剂101的液位调节设置有浸渍润滑液面。基于在部分负荷运行中的部分浸渍润滑，润滑剂泵9的满输送功率不是必需的，因此在部分负荷运行中输送功率有利地被调节至降低的输送功率，以用于将润滑剂输送至润滑剂供料点11。由此将导致润滑剂的循环速率降低。因此，特别是在低温和冷起动时，能够使润滑剂的减弱的流动性得到补偿。

此外，润滑剂补偿容器10在部分负荷运行中借助于控制元件或被动的开关元件与润滑剂贮存器8和润滑剂供料点11之间的管连接部相分离，因此润滑剂补偿容器10在部分负荷运行中不收集或者只收集量减少的润滑剂102。另一方面，部分负荷运行的总的特征也就在于浸渍润滑和压力-或强制润滑之间的组合。由于在部分负荷运行中的受到浸渍润滑限制的、二次的取决于转速的喷溅损失能通过润滑剂泵9的减少的能量消耗来补偿，因此实现部分负荷运行中的能量显著节省，此外该部分负荷运行对于润滑剂和润滑剂泵9而言都是节省材料的。此外，在部分负荷运行时，由于润滑剂循环速率降低而能够放弃润滑剂的完全过滤。

用于调节液位的调节单元优选地这样设计，即从应急运行或者自转运行转换到部分负荷运行中。也能取决于润滑剂温度或润滑剂粘度实现从部分负荷运行转换到正常运行中。

在传统的供油系统中，特别是在干式油底壳设备中在低温情况下的起动极其复杂，因为即使借助加热和受控的运转维护也不可能毫不费力地实现完全的油粘度控制。在没有加热的传动装置中，油由于那里已存在的很大的用钢量（Stahlmassen）通常很快冷却下来。这可能会导致，油在关键的轴颈上冻结，甚至不能进入油底壳区域。因此，油在不受控制的泵运转时通过旋转的传动装置被向外挤压。由此导致的润滑不足可能会造成传动装置内的损坏，特别是在出现局部过热时。

这能够借助本发明通过以下方式来避免，即在起动传动装置时，传动装置中的润滑剂首先通过具有浸渍润滑的应急运行或自转运行以及通过具有组合的浸渍润滑和压力润滑或强制润滑的随后的部分负荷运行而被加热。只有在特别是润滑剂的充分加热的情况下，通过与对应于润滑剂泵9的调节单元，允许部分负荷运行或者正常运行。由部分负荷运行到正常运行的过渡能简单地通过提高润滑剂泵9的输送功率实现。这反过来又导致润滑剂压力升高。因此，润滑剂102通过润滑剂贮存器8与润滑剂供料点11之间的管连接部上的润滑剂补偿容器10的接口被导入至润滑剂补偿容器10中。因此使得润滑剂收集槽中的润滑剂101下降至干式油底壳液面。如果在起动传动装置时要求更快地过渡到部分负荷运行或者正常运行中，在润滑剂补偿容器10或者在润滑剂贮存器8中能够布置热交换器或者加热元件。这特别在大多情况下空间受限的紧凑的传动装置壳体中对于热交换器或加热元件是有利的。

在图中所示的传动装置可以根据其它的设计方案包括附加的过滤器、精滤器、过压阀、开关部件、油传感器、温度传感器、压力传感器或者其它常见的油供给设备构件。此外，润滑剂贮存器8能作为下部贮存器直接或者借助回油管路连接至传动装置壳体1。同时，也能够设置具有减小的横截面的多个回油管路。这特别是在传动装置或者空间有限的设备中是有利的。此外由于横截面减小而使流速加快或者压力升高，还能省去用于回油管路的吸入泵。

本发明的应用并不仅限于所描述的实施例。

Claims (15)

1.一种用于工业应用或风力发电设备的传动装置，具有：

-驱动轴和输出轴，所述驱动轴和输出轴被安装在传动装置壳体中并且分别穿过壳体开口，

-至少一个与所述驱动轴相连接的齿轮和至少一个与所述输出轴相连接的齿轮，所述齿轮间接地或者直接地相互啮合，

-润滑剂贮存器，所述润滑剂贮存器一方面与在壳体底部上形成的润滑剂收集槽的出口相连接，和另一方面与至少一个用于轴承和/或齿轮的润滑剂供料点相连接，

-润滑剂补偿容器，所述润滑剂补偿容器取决于润滑剂压力和/或取决于温度地一方面与所述润滑剂贮存器相连接和另一方面与所述至少一个润滑剂供料点相连接，

-润滑剂泵，所述润滑剂泵连接至包括所述润滑剂收集槽、所述润滑剂贮存器、所述润滑剂补偿容器和所述至少一个润滑剂供料点的润滑剂循环回路，

-对应于所述润滑剂泵的调节单元，用于将所述润滑剂收集槽中的液位至少调节至用于正常运行的干式油底壳液面和调节至用于在润滑剂泵被切断时的应急运行或者自转运行的浸渍润滑液面，其中，所述润滑剂泵在所述应急运行或者自转运行中被切断。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其中，仅通过调节所述润滑剂泵的输送功率来调节在所述润滑剂收集槽中的液位。

3.根据权利要求1或2所述的传动装置，其中，所述润滑剂泵在所述正常运行中被调节至满输送功率。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传动装置，其中，至少一个齿轮在应急运行或自转运行中至少部分地浸入所述润滑剂收集槽中的润滑剂中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传动装置，其中，为了在应急运行或自转运行中给至少一个布置在所述润滑剂收集槽上方的轴承和/或齿轮供给润滑剂，设置有至少一个润滑剂收集容器用于通过至少一个旋转的传动装置部件从所述润滑剂收集槽中收集的润滑剂。

6.根据权利要求5所述的传动装置，其中，所述润滑剂收集容器通过管连接部和/或集成在所述传动装置壳体中的润滑剂供给通道与用于布置在所述润滑剂收集槽上方的所述轴承和/或齿轮的润滑剂供料点相连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的传动装置，其中，在所述润滑剂收集槽中的所述干式油底壳液面位于所有的齿轮下方。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的传动装置，其中，所述润滑剂补偿容器借助包括弹簧加载的或氮气加载的薄膜的接口与所述润滑剂贮存器和所述至少一个润滑剂供料点相连接。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的传动装置，其中，所述润滑剂补偿容器借助包括被动的节流阀的接口与所述润滑剂贮存器和所述至少一个润滑剂供料点相连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的传动装置，其中，为了调节在部分负荷运行中在所述润滑剂收集槽中的液位，设置有浸渍润滑液面，其中，所述润滑剂泵在所述部分负荷运行中被调节至降低的输送功率，用于将润滑剂输送到所述至少一个润滑剂供料点。

11.根据权利要求10所述的传动装置，其中，所述润滑剂补偿容器在所述部分负荷运行中借助控制元件或被动的开关元件与所述润滑剂贮存器以及所述至少一个润滑剂供料点相分离。

12.根据权利要求10或11所述的传动装置，其中，用于调节液位的所述调节单元这样设计，即取决于润滑剂温度和/或润滑剂粘度从所述应急运行或者自转运行转换到所述部分负荷运行中。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的传动装置，其中，所述润滑剂补偿容器具有容积，所述容积与所述润滑剂收集槽中的用于浸渍润滑的润滑剂量相符。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的传动装置，其中，所述润滑剂补偿容器在所述正常运行中被填充润滑剂并且在所述应急运行或自转运行中被排空。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的传动装置，其中，在所述润滑剂补偿容器中和/或在所述润滑剂贮存器中布置热交换器和/或加热元件。

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